Reibungselektrizität

WILHELM DIEBENER / LEIPZIG
VERLAGSBUCHHANDLUNG FÜR KUNST UND G EW ERBE
FER N SPRECH ER 2991 und 2993 / TALSTRASSE 2
RECHNUNG
FÜR...... ........................,..........................................
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Poftfdie^konto Leipzig Nr. 4107
Idi bitte um gefl. Einfettu n g dgs*ypriTgfae.nden Betrages bis
zum.................. , andernfalls werde ich mir ertehtben, denfelben
der Kürze halber zuzüglidi der Spefen p. Poftkart^zu erheben. ‘
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-------------------------------------------
LEHRBUCH DER UHRMHCHEREI
IN
THEORIE UND PRAXIS
VON
CLAUDIUS SHUNIER f
früherer Direktor der Uhrm acherschule zu Macon, G eneral-Sekretär des
zur Hebung der Uhrm acherkunst begründeten Uhrm achervereines in Paris,
Mitglied m ehrerer gelehrter Gesellschaften, Ritter der Ehrenlegion usw.
V. BÄND
Ergänzungen zum Hauptwerke.
II.TEIL: DIE ELEKTRISCHEN UHREN.
20 Kapitel mit 345 Textfiguren und 8 Tafeln,
sowie 9 Tabellen, verfaßt von
GUSTÄV KRUMM
Fachlehrer an der fachlichen Fortbildungsschule für Uhrmacher, der
genossenschaftlichen Lehrwerkstätte für Uhrm acher in Wien usw.
Emil Hübners Verlag Bautzen in Sachsen
Druck von Willy H ordkr. K*<kbtr£. Haupt*tr«8c 1J.
Vorwort.
Dem Aufträge, z u C la u d iu s S a u n ie rs preisgekröntem Werke
jenen Teil zu verfassen, der den Bau, die Aufstellung und den
Betrieb elektrischer Uhren behandelt, bin ich mit Freuden nach­
gekommen, wenn gleich ich mir der Größe und Verantwortlichkeit
dieser Aufgabe vollständig bewußt war. Galt es doch Seite an
Seite mit dem bewährten Meister unserer Fachliteratur, Ingenieur
C. D ie tz sc h o ld , dem Begründer der Kinematik in der theore­
tischen Uhrmacherei, die Ergänzung zu diesem Lehrbuche her­
zustellen.
Die Literatur der Zeittelegraphie weist schon einige vorzügzügliche Werke auf, so daß es sich bei Schaffung dieses Buches
keinesfalls darum handeln konnte, wesentlich neues zu bringen
oder die bekannte „Lücke“ auszufüllen, sondern den Besitzern
von Sauniers ausgezeichnetem Werke mit der Ergänzung und Be­
arbeitung des alten Werkes nach dem derzeitigen Stande der
Wissenschaft auch ein Lehrbuch über die moderne und zukunft­
reichste Richtung unseres Faches, die elektrischen Uhren zu geben.
Bei der Wahl des Stoffes ließ ich mich von den Erfahrungen
leiten, die ich mir in den vielen Jahren meiner beruflichen Tätig­
keit gesammelt habe, bei der Aufteilung desselben aber von rein
pädagogischen Grundsätzen. Vor allem trachtete ich in dem
Werke alles das zu bringen, dessen der Praktiker bedarf und es
so anzuordnen, daß dem Leser das Studium erleichtert wird, indem
sich der Stoff in fortschreitender Richtung entwickelt.
Um möglichst klare und deutliche Anschauungen zu vermitteln,
wurde eine bedeutende Anzahl von Illustrationen eingefügt, deren
Herstellung teilweise mit vieler Mühe verbunden war und auch dem
Herrn Verleger große Opfer auferlegte.
Erfreulicherweise unterstützten einige serieuse Firmen dieses
Werk, indem sie Abbildungen und Klichees in der uneigennützigsten
—
IV
—
Weise dem Verlage zur Verfügung stellten, wofür ich ihnen an
dieser Stelle besonders danke.
Es sind dies die Firmen:
R. Abrahamsohn in Berlin,
C. Bohmeyer in Halle a. d. S.
H. Cohen jun. in München,
A. Favarger in Neuchätel,
P. Firchow in Berlin,
Hartmann & Braun A. G. in Frankfurt a. M.
H. Möller in Berlin,
Mitteldeutsche Uhrenfabrik in Wolfenhagen, Bez. Kassel,
J. Nehers Söhne in München,
Th. Rochlitz in Berlin,
CI. Riefler in München,
Siemens & Haiske in Wien,
Th. Wagner in Wiesbaden, usw.
Bei der Wahl des Stoffes fand ich es für notwendig, die
elektrischen Grunderscheinungen aufzunehmen, um dem Wunsche
jener Herrn Kollegen entgegenzukommen, die sich bisher garnicht
mit der Elektrizitätslehre befaßt haben und nun doch durch den
allgemeinen Fortschritt veranlaßt werden, ihre geschäftliche Tätig­
keit dahin auszudehnen. Dagegen wurde sonst alles weggelassen,
was mit dem Fache nicht in direktem Zusammenhange steht.
Mit der Beigabe einer größeren Zahl von Beispielen als sonst
üblich, glaube ich dem Wunsche vieler Leser entsprochen zu haben
und bitte diejenigen, welche ihrer nicht zu bedürfen meinen, das
Studium derselben dem Anfänger zu überlassen, aber die Berech­
tigung ihrer Aufnahme anzuerkennen.
Es ist mit Bestimmtheit anzunehmen, daß manche Leser
hier oder dort etwas vermissen werden, was ihrer Meinung nach
Aufnahme hätte finden müssen. Diesen möchte ich zu bedenken
geben, welchen Umfang ein Werk wie das-vorliegende annehmen
würde, wenn alle Anregungen, die aus Leserkreisen stammen und
individuelle Wünsche vertreten, berücksichtigt werden müßten.
Es ist überhaupt unvermeidlich, bei der Bearbeitung eines so
umfangreichen Stoffes, dessen Theorie sich häufig auf Hypothesen
stützt, mitunter einen persönlichen Standpunkt einzunehmen, be­
ziehungsweise dieses oder jenes von einem anderen Gesichtspunkte
-
XI
—
automatischer Nachstellvorrichtung von G. Krumm. Norm aluhr
mit Sekundenkontakt von Dr. S. Riefler. Intermittierender Sekunden­
kontakt Dr. S. Riefler. Pendelkontakt von Dr. S. Riefler. Die
elektrische Fernstellung von Dr. S. Riefler.
17. K a p i t e l (Seite 306 — 322).
* Nebenuhren. Nebenuhr für Gleichstrom von J. Hönisch.
D. Perret. Nebenuhr für schwere Zeiger von G. Krumm. Polarisieites Zeigerwerk von E. Thomas. Arretiervorrichtung E Thom as.
Nebenuhr Peyer. Nebenuhr A. Favarger. Nebenuhr Th. W agner.
Nebenuhr C. Bohmeyer. Polarisierte Nebenuhr mit schwingen­
dem Elektromagneten. Nebenuhr von Siemens & Halske. Nebenuliren von H. Aron. Elektrische Auslosung der Turmuhren von
H. Aron. Auslösung von A. Favarger. Synchronisiereinrichtungen
von Dr. S. Riefler.
18. K a p i t e l (Seite 323 — 346).
Die elektrischen Zeitdienstanlagen für Wissenschaft»
liehe Zwecke. Allgemeine Betrachtungen. Der Chronograph von
Dr. M. Hipp. Das Relais. Der Sekundenklopfer. Die Anlage
der elektrischen Uhren am physikalischen Staatslaboratorium in
Hamburg von Dr. S. Riefler. Die Haupt- und Betriebsuhren.
Synchronisierung. Die Kontakte für das Heckersche Horizontal­
pendel und den W ichertschen Seismographen. Der Chronograph.
Schalttafeln, Batterien und Stromverbrauch. Tabellen über den
Stromverbrauch der drei Batterien. Tabelle über den G ang der
Hauptuhr. Einfache Uhrenanlagen für Zeitbestimmungen. Kon­
trolle durch das Milliamperemeter. Ausgleichwiderstände für Lei­
tungen. Die elektrische Zeitdienstanlage der Uraniasternwarte in
Wien. Die Hauptuhr von Prof A. Irk. Betriebsuhr. Synchroni
siereinrichtung. Kontakte. Auslösung der Mittagssignale. Zeit­
signale für Telefonabonnenten. Beobachtungsuhr beim Refraktor.
Uhr im Präsidialzimmer. Betriebsuhr für die Synchronisierung
der Sternzeitregulateure. Halbsekundenregulateure. Uhrenzimmer.
Schalttafel.
19. K a p i t e l (Seite 346 — 362).
Schlagwerke. Schlaguhr von Doubrowsky. Schlaguhr
M. Möller. Schlagwerke der „Mitteldeutschen Uhrenfabrik“. Turm-
-
XIV
Aufzugsvorrichtung H. Aron 276.
M. Möller 278.
C. Bohmeyer 280.
Th. Wagner 283.
mit Differentalräderwerk für Turmuhren 284.
von J. Nehers Söhne 287.
von Schwilgue & Unger 289.
„
mit endloser Kette von C. Rochlitz 292.
„
mit Exzenterwerk von G. Krumm 291.
Ausbreitung der Elektrizität auf der Oberfläche 5.
Ausgleich der Elektrizitäten im Verbindungsleiter 19.
Auskristallisieren des Salmiak 36.
Auslaugen des Kohlenpoles 37.
Auslösung für Turmuhren von A. Farvarger 321.
Auslösung für Turmuhren von H. Aron 320.
Ausschalter für Wärmewirkung 364.
Automatischer Nachstellkontakt G. Krumm 299.
B
Batteriekasten 169.
Batteriekontrollinstrumente 170.
Batterien, galvanische, 168.
Batterien, die Einrichtung der, 171.
Batterien und Stromverbrauch derZeitdienstanlage am physikalischen
Staatslaboratorium in Hamburg 331.
Behandlung der Elemente 28, 29, 30, 31, 32, 36.
Beobachtungsuhr beim Refraktor der Uraniasternwarte in Wien 346.
Bernstein (Electron) 1.
Betrachtungen, allgemeine, über Kontakte 231.
Betriebsuhr am physikalischen Staatslaboratorium in Hamburg 327.
Betriebsuhr der Uraniasternwarte in Wien 341.
Bestimmung des Drahtdurchmessers nach dem höchstzulässigen
Widerstand 223.
Berechnung des Widerstandes einer Drahtspule 63.
Berechnung des Widerstandes verschiedener Leiter 59.
Berechnung des Drahtgewichtes einer Leitung 60.
Berechnung des Widerstandes und Gewichtes einer Kupfer­
leitung 67.
Berechnung der Kapazität 158.
Berechnung der Länge eines Leiters aus seinem Widerstande 68.
Berechnung des Widerstandes der Wicklung einer Neusilberdrahtspule 68.
Berechnung der Länge eines Widerstandsdrahtes 69.
Berechnung des Widerstandes unter Berücksichtigung der Tem­
peratur 69.
—
XV
—
Berechnung des W iderstandes im zusammengesetzten Leiter 71.
Berechnung des inneren W iderstandes der Batterie bei gemischter
Schaltung 74.
Berechnung von Stromstärke und Spannung 76.
Berechnung des Spannungsverlustes im Leiter 221.
Berechnung der Stromstärke im verzweigten Leiter 89.
Berechnung der Kosten einer elektrischen Uhrenanlage 231.
Berührungselektrizität 13.
Beutelelement 35.
Bifilarer W iderstand im Nebenschluß 232.
Bleielektroden, Verkupfern von, 29.
Bleioxydakkumulatoren 41.
Blitzschutzvorrichtungen 196.
Blitzschutzvorrichtungen, Anschluß der, an die Leitung 200.
Blitzschutzvorrichtungen, Montage der 201.
Bohmeyer, C., Pendelantrieb 257.
„
Aufzugsvorrichtung 280.
„
Hauptuhr 295.
„
Nebenuhren 314.
Signaluhren 357.
„
Motorläutewerk 360.
„
Starkstromrelais 361.
„
Schwachstromrelais 361.
Boussole 19, 92.
Brikettelement 38.
Brücke, W heatstonsche 114.
C
Cardew, Hitzdrahtamperemeter 106.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Daniellelement 24.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Meidingerelement 27.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Deutschen Reichstelegraphenelement 30.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Cupronelement 31.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Wedekindelement 32.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Leclancheelement 34.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Beutelelement 36.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der
Brikettelement 38.
Elektroden
Elektroden
Elektroden
Elektroden
Elektroden
Elektroden
Elektroden
Elektroden
im
im
im
im
im
im
im
im
-
XVI
—
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der Elektroden im
Planteakkumulator 42.
Chemische Veränderung des Elektrolyten und der Elektroden im
Edisonakkumulator 48.
Chemischer Vorgang beim Formieren der Akkumulatorenplatten 42.
Chemische Wirkung des elektrischen Stromes 20.
Chemischen Energie, Umwandlung der, in elektrische 15.
Chronograph von Dr. M. Hipp 323.
Cohen, H., jun, der Pendelfederantrieb 264.
Cohen, H., jun. die Aufzugsvorrichtung 273.
Comanchoniagnet 136.
Coulomb, die dualistische Hypothese 6.
Coulomb, die Gesetze der Anziehung und Abstoßung 9.
Corrensakkumulator 44.
Cupronelement 31.
D
Daniellelement 23.
Dekadenwiderstand von Hartmann & Braun 109.
Deutsche Reichtelegraphenelement 30.
Depolarisation 23.
Deprezgalvanometer 99.
Diagramme des Spannungsabfalles 82.
Differentialräderwerk, Aufzüge mit 284.
Direkter Pendelantrieb von Siemens & Halske 248.
„
„ Dr. M. Hipp 245.
„
„ J. Hönisch 248.
„ A. Lang 254.
„
„ H. Aron 255.
„ C. Bohmeyer 257.
Doppelkontakt für Schwachstrom 235.
Doppelkontakt für Starkstrom 241.
Drahtabzweigungen 204.
Drahtdurchmessers, Berechnung des, aus dem höchstzulässigen
Widerstand 223.
Drahtdurchmessers, Berechnung des, aus Länge und Widerstand 57.
Drahtverbindungen 204.
Drahtstärke, Berechnung der, aus dem ganzen Durchmesser 65.
Drahtquerschnitte und Durchmesser, Tabelle der 61, 62.
Dualistische Hypothese von Coulomb 6.
Dynamische Wirkung des elektrischen Stromes 19.
Dynamometer von Siemens 105.
Dynamomaschinen 147.
Doubrowsky, Schlagwerke von 347.
—
XVII
—
E
Edisonakkumulatoren 47.
Edisonsicherungen 192.
Eger & Osnaghy, Sekundenuhr 253.
Eisenoxydelektrode 47.
Einführung für Leitungen 180, 182.
Elektrische Induktion 145.
Elektrische Maßeinheiten 76.
Elektrische Pendel, das, von Aug. Joly 260.
Elektrische Schlaguhren 347.
Elektrische Signaluhren 351.
Elektrische Turmuhraufzüge 284.
Elektrische Fernstellung von Dr. S. Riefler 304.
Elektrischer Uhren, der Antrieb selbständiger 245.
Elektrische Uhraufzüge 267.
Elektrische Zeitdienstanlagen für wissenschaftliche Zwecke 323.
Elektrischen Stromes, die Gesetze des 50.
Elektrizitäten, Ausgleich der, im Verbindungsleiter 19.
Elektroden der Elemente 23, 25, 30, 31, 32, 34, 35, 38, 39, 40, 48.
Elektroden, das Amalgamieren der 28.
Elektromotorische Kraft 18.
Elektromagnete 124.
Elektromagnete, Regeln für den Bau der, 129.
Elektronen, Ausbreitung der, an der Oberfläche guter Leiter 5.
Elektronentheorie 6.
Elemente, gemischte Schaltung der 73.
„
inkonstante 33.
„
konstante 23.
„
Parallelschaltung der 55.
„
Serienschaltung der 54.
„
Sekundär- 40.
„
Tabelle des inneren W iderstandes einiger 62.
„
Trocken- 39.
Entladung der Akkumulatoren 43, 49.
Entdeckung Galvanis 19.
Erregermasse Zierfuß 39.
Erzeugung der Reibungselektrizität 2.
Exzenteraufzug G. Krumm 291.
Favarger, Nebenuhr 312.
Federaufzug, C. Bohmeyer, 280.
„
D. Perret, 275.
„
H. Aron, 276.
M. Möller 278.
F
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
b
Gleichstronidynamo 148.
Gleichstromzentrale 153.
Gleichstromkontakte 237.
Gleitwiderstände 110.
Gleichstromnebenuhr von J. Hönisch 306.
Gleichstromnebenuhr von D. Perret 307.
Gleichstromnebenuhr für schwere Zeiger von G. Krumm 308.
Grätzsche Schaltung 162.
H
Hagener Akkumulatoren 46.
Hartmann & Braun A. G. Amperemeter 104.
„
aperiodisches Milliamperemeter 104.
„
aperiodisches Millivoltmeter 107.
„
„
Dekadenwiderstand 109.
Universalinstrument 116.
Hauks Trockenelement 39.
Hahn, A., Signaluhr 351.
Hauptuhr für Minutenkontakt von A. Lang 255.
„
„ C. Bohmeyer 295.
„
„
„
„ C. M. Engelhardt 258.
„ D. Perret 275.
„ G. Krumm 270, 290.
„ H. Aron 296.
„ J. Hönisch 248.
„ Stony & Küßling 259.
„ Th. W agner 297.
Hauptuhr für Sekundenkontakt von C. Bohmeyer 257.
„
„ Dr. S. Riefler 302, 303, 320.
„ Dr. M. Hipp 252.
„
„
„
„ H. Cohen jun. 264.
„ Osnäghy & Eger 253.
„
„ E. Steiffer 265.
„
„
„
„ Prof. A. Irk 263.
„
„ Prof. A. Irk für die Urania­
sternwarte 338.
Hausleitungsanschluß 186.
Herstellung der Magnetwicklung 140.
Hewittscher Gleichrichter 166.
Hipp, Dr. M., Chronograph 323.
Hippkontakt einfach 245.
Hippkontakt mit Kurzschluß des Induktionsstromkreises 246.
Hipp-Sekundenkontakt 251.
Hipp-Pendeluhr 247.
Hipp-Präzisionspendeluhr 252.
—
XX
—
Hitzdrahtinstrument nach Cardew 106.
Hönisch, J., Nebenuhr 306.
Hönisch, J., Pendeluhr 248.
Hufeisenmagnete 120.
Hypothese von Franklin->6.
Hypothese von Coulomb 6.
I
Induktion, magnetische 127.
Induktion, magnetelektrische 143.
Induktion, elektrische, 145.
Induktionsstrom 146.
Induktionsstromkreises, Kurzschließen des, 233.
Induktionsfunkens, die Verhinderung des 232.
Induktion 172.
Indirekter Pendelantrieb von S. M. Engelhardt 258.
„ Stony & Küßling 259.
Indirekter Pendelantrieb durch die Pendelfeder von Aug. Joly 260.
„ E. Pfeiffer 265.
i,
„ m
,,
,, H. Cohen 263.
„ Prof. A. Irk 264.
„ SiemensSchuckert 262.
Influenzelektrizität 7.
Influenz, magnetische 119.
Inkonstante Elemente 33.
Innerer Widerstand einiger Elemente 62.
Innerer Widerstand der Batterien in gemischter Schaltung 73
Intensität 56.
Intensität im verzweigten Leiter 85.
Intermittierender Sekundenkontakt von Dr. S. Riefler 302, 326.
Ionen 26.
Isolatoren für Leitungen 182.
Isolierfüße der Akkumulatoren 155.
Isolierung der Leitungsdrähte 175.
Irk, Prof. A., Pendelfederantrieb 263.
Irk, Prof. A., Pendeluhr 338.
K
Kabel 184.
Kabelanschluß 186.
Kabellegung 185.
Kapazität der Akkumulatoren 158.
—
XXI
—
Kette, endloser, Turmuhraufzug mit 292.
Koerzitivkraft 128.
Kohlenpoles, Herstellung des 33.
Kondensatoren 12.
Kondensatoren, die Schaltung der, bei Kontakten 234.
Konduktoren 7.
Konservieren der Zuleitungsdrähte bei Elementen 28.
Kontakte 231.
Kontakte von Dr. M. Hipp 245, 246, 251.
Kontakte für das Heckersche Horizontalpendel 327.
Kontakte für den W ichertschen Seismographen 329.
Kontakt von M. Möller 278.
Kontakte von Prof. A. Irk für die Betriebsuhr der U rania-U hren­
anlage 341.
Kontaktelektrizität 13.
Konstante Elemente 23.
Konstante Antriebskraft durch die Pendelfeder von Aug. Joly 261.
» SiemensSchuckert262.
„
„
„ Prof. A.Irk 263.
„ H. Cohen jun.
264.
„ „
„
„ E. Pfeifer 265.
Körperchen, Anziehung und Abstoßung der, 2.
Kostenberechnung einer elektrischen Uhrenanlage 231.
Kontrolleinrichtung für Batterien 171.
Kontrolle durch das Milliamperemeter 336.
Kontrolle der Stromquellen 171.
Kraftlinien 121.
Kraft, magnetische 133.
Krumm, G., Normaluhr 271.
„
Exzenteraufzug für Turmuhren 291.
„
Normaluhr mit automatischer Nachstellvorrichtung 299.
„
Nebenuhr 308.
„
Pendelkontakt 250.
„
Schlagwerk für Turmuhren 350.
Kuhlodrähte, Montage und Material der, 209.
Kupfersulfat, das Lösen von, 29.
Ladevorrichtung zum Laden der Akkumulatoren 156, 162, 163,
164, 166, 168, 174.
Ladeprozeß 44.
Ladung der Akkumulatoren 157.
—
XXII
Ladung des Cupronelementes 31.
Ladung des Wedekindelementes 32.
Ladung der Kondensatoren 13.
Lamellenmagnete 121.
Lampenwiderstand 156.
Lang, A., Pendeluhr mit Weckeinrichtung 254.
Länge des Leiters und Leitfähigkeit 57.
Latenter elektrische Zustand der Körper 9.
Leclancheelement 33.
Leiter. Konduktoren 7.
Leiter, Spannungsverlust im, 81.
Leiter, Widerstand und Stromstärke im verzweigten, 81.
Leiter, Widerstand und Stromstärke im zusammengesetzten, 70.
Leitung, Projektierung einer, 225.
Leitungsmaterial 175.
Leitungsverlegung 178.
Leitungsvermögen spezifisches 57.
Lenz, Gesetz von, 143.
Linienhaltung 169, 230.
Lösen des Kupfersulfates 29.
M
Magnete, Elektro- 124.
Magnete mit schwingendem Anker 137.
Magnete polarisierte 138.
Magnete permanente 117.
Magnet'scher Funkenreißer 240.
Magnetanordnungen des Hipp-Pendels 247.
Magnetelektrische Induktion 143.
Magnetinduktor 172.
Magnetelektrische Maschinen 147.
Magnetisierungsarbeit 122.
Magnetisieren 123.
Magnetisierende Kraft 128.
Magnetismus freier 122.
Magnetische Induktion 129.
Magnetismus 117.
Magnetische Wirkung des elektrischen Stromes 19.
Magnetstab 118.
Magnetspulen, das Wickeln der, 140.
Maßeinheiten, die elektrischen 76.
Material für Magnete 120.
Mayer M., der elektrische Aufzug von, 267.
Mauerdurchführung 180.
-
XXIII
Mehrfach verzweigte Leitungen 81.
Mehrlinien-Kontakt von Th. W agner 297.
Meidinger Elemente 25.
M eßapparate 92.
Messung des elektrischen Stromes 92.
Methode der Brückenmessung 112.
Milliamperemeter, aperiodisches, von Hartmann & Braun 104.
Milljvoltmeter, aperiodisches, von Hartmann & Braun 107.
Molekularmagnet 119.
Möller, M., Aufzug 278.
„
Kontakte 279.
Schlaguhr 347.
„
Signaluhr 353.
Montage der Blitzschutzvorrichtungen 197.
Montage der W achsdrahtleitungen 178.
Montage der Sicherungen 194.
Montage in feuchten Räumen 181.
N
Nebenschlußwiderstand 101, 232.
Nebenuhren für Gleichstrom von J. Hönisch 306.
„
„
„ D. Perret 307.
„
„ G. Krumm 308.
Nebenuhren mit polarisierten Magneten von E. Thom as 309.
Peger 311.
A. Farvarger 312.
Th. W agner 312.
C. Bohmeyer 314,316.
Siemens&Halske318.
H. Aron 319.
mit Stiftanker H. Aron 320.
Nebenuhren, synchronisierte, 321, 341.
Neher, J., Söhne, automatischer Turmuhraufzug 287.
Nichtleiter (Isolatoren) 7.
Nickeloxydelektroden 47.
Normaluhren für Minutenkontakt von A. Lang 255.
„ C. M. Engelhardt 258.
„
„
„
„ C. Bohmeyer 295.
„ D. Perret 275.
„
„
„
„ G. Krumm 270, 290.
„
„
„
„ H. Aron 296
„
„
„
„ J. Hönisch 248.
»
»
„
„ Stony & Küssling 259.
„
„
„ Th. W agner 297.
—
XXIV
—
Normaluhren mit Sekundenkontakt von C. Bohmeyer 257.
„ Dr. S. Riefler 302, 304, 320.
„ Dr. M. Hipp 252.
„ H. Cohen jun. 264.
„ Osnaghy & Eger 253.
„ Prof. A. Irk 265.
Normaluhr der Uraniasternwarte von Prof. A. Irk 338.
O
Ohm 59.
Ohmisches Gesetz 75.
Ohmmeter 116.
Osnaghy & Eger, Sekundenuhr 253
Parallelschaltung der Elemente 72.
Pendelantrieb, direkter, von Dr. M. Hipp 247.
„
„ J. Hönisch 249.
„ A. Lang 255.
„
„ H. Aron 256.
„
„
„ C. Bohmeyer 257.
Pendelantrieb, indirekter, von C. M. Engelhardt 258.
„
„
„ Stony & Küssling 259.
Pendelfederantrieb von Aug. Joly 260.
„
„ Siemens-Schuckert 262.
„
„ Prof. A. Irk 263.
„
„ H. Cohen jun. 264.
„
„ E. Pfeiffer 265.
Pendelkontakt von Dr. M. Hipp 245, 246, 251.
„
„ G. Krumm 250.
„ Osnaghy & Eger 253.
„ Dr. S. Riefler 304.
„
„ H. Cohen jun. 264.
„
„ E. Pfeiffer 265.
Pendeluhr von Dr. M. Hipp 248, 252.
„
„ J. Hönisch 249.
„
„ Osnaghy & Eger 253.
„ A. Lang 254.
„
„ H. Aron 256.
„
„ C. M. Engelhardt 258.
„
„ Stony & Küssling 259.
,,
„ A. Wimbauer 269.
-
XXV
Pendeluhr von G. Krumm 270.
„
„ Th. W agner 283.
„ Dr. S. Riefler 303, 326.
„
„ Prof. A. Irk 338.
Peschelrohr als Nulleiter 214.
Peschelrohrmontage 316.
Permeabilität 126.
Perret Nebenuhr 307.
Perret Normaluhr 276.
Physikalisches Staatslaboratorium, die Uhrenamage am 325.
Physiologische Wirkung des elektrischen Stromes 20.
Planteakkumuiatoren 41.
Polarisation 22.
Polarisationszellen 41.
Polarisationsstrom 41.
Polarisierte Zeigerwerke 309.
Polarisierte Magnete 138.
Polarität des zerteilten Magneten 118.
Pole, magnetische, 119.
Positive Elektrizität 5.
Potentialdifferenz 18.
Potentiale 18.
Primärstrom 146.
Primärelemente 21.
Projektierung einer elektrischen Uhrenanlage 225.
Prüfung der Leitung auf Schluß an den Verbindungsstellen 362.
Prüfung der Leitungen auf Erdschluß 364.
Prüfung der Leitungen auf Unterbrechungen 363.
Q
Quecksilberdampfgleichrichter 166.
Quecksilberkontakt 243.
Querschnitt des Leiters und W iderstand 57.
Querschnittabelle von Kupferdrähten 61.
R
Regeln für den Bau von Elektromagneten 129.
Regeneration 33.
Regulator von Dr. M. Hipp 252.
„
„ Dr. S. Riefler 306, 326.
„
„ Prof. A. Irk 338.
Registrierapparat von Dr. M. Hipp.
XXVI
Reibungselektrizität 1.
Reibungskontakte 237.
Reichstelegraphenelement 30.
Relais 325, 361.
Remanenz 125, 142, 269,
Rheostat 108.
Riefler, Dr. S., Fernstellvorrichtung 304.
„ „ intermittierender Sekundenkontakt 302.
„ „ Pendelkontakt 304.
„ „ Zeitdienstanlage am physikalischen Staatslaborato­
rium in Hamburg 325.
Riefler, Dr. S., Schalttafeln, Tafel V und VI.
Rochlitz, C., Turmuhrenaufzug 292.
Rohrdrähte, System Kuhlo 209.
Rohrdrahtmontage 211.
Rotierender Quecksilberkontakt 244.
S
Schalttafeln 151, 153, 156, Tafel I, II, III, IV, V und VI.
Schaltvorrichtung für Turmuhraufzüge von C. Rochlitz 294.
„
„
„ G. Krumm 292.
„ J. Nehers Söhne 287.
Schema einer elektrischen Uhrenanlage 229.
Schlagwerke von K. Doubrowsky 346.
„
von M. Möller 347.
„
der Mitteldeutschen Uhrenfabrik 349.
für Turmuhren von G. Krunim 350.
Schleifkontakte 237.
Schwefelsäure, Verdünnen der, 29.
Schwilgue und Ungerer, Turmuhraufzug von 289.
Sekundärelemente 40.
Sekundärstrom 146, 164.
Sekundenklopfer von Dr. S. Riefler 324.
Sekundenkontakt von Dr. M. Hipp 251.
„ Dr. S. Riefler 302, 304, 326
„
„ Osnaghy & Eger 253.
Selbstständige elektrische Uhren 245.
Serienschaltung der Elemente 54.
Sicherung 189.
Signaluhren 351.
Sinusboussole 94.
Solenoid 134.
Solenoidamperemeter 103.
Spannungsabfall 81.
-
XXVII
—
Spannungsdifferenz 18, 51.
Spannungsm esser 107.
Spannungsverlust im gesamten Stromwege 81.
Staffelkontakt 236.
Starkstromkontakt 239.
Starkstromleitung 189.
StromÜbertragungsanlagen 175.
Strommessungen 92.
Stromstärke 56.
Stromquellen 147.
Stromverzweigung 84.
Synchronisiereinrichtungen von Dr. S. Riefler 321.
Synchronisiereinrichtungen von Prof. A. Irk 341.
T
Tabelle I, W iderstand, Querschnitt und Gewicht von Kupfer­
drähten 61.
„
II, W iderstandskoeffizienten 62.
„ III, Innerer W iderstand einiger Elemente 62.
„ IV, Lampenwiderstände 174.
„
V, Belastungsgrenze einiger Querschnitte 196.
„ VI, Stromverbrauch der Batterie I 332.
„ VII,
„
„
„
II 333.
„ VIII,
„
„
„ III 333.
„ IX, Gangtabelle der Riefleruhr No. 74, 335.
Tafel I, Gleitwiderstände der Firma R. Abrahamsohn.
„ II, Ladeschalttafeln der Firma Th. Wagner.
„ III, Kontrolleinrichtungen und Relais der Firma Th. Wagner.
„ IV, Ladeschalttafeln der Firma Siemens & Halske.
„ V, Schalttafeln der Firma CI. Riefler.
„ VI, Kombinierte Lade- und Verteilerschalttafel CI. Riefler.
„ VII, Exzenteraufzug für Turmuhren.
„ VIII, Normaluhr mit 6 Linienkontakt von Th. Wagner.
Tangentenboussole 96.
Testorfmagnet 137.
Theorie von Volta 14.
Torsionsdynamometer von Siemens 105.
Topfmagnet 136.
Tragkraft der Stahlmagneten 123.
Transformatoren 164.
Transversalschwingungen 124.
Trockenelemente 28.
Tudorakkumulatoren 45.
Turmuhraufzüge 284.
Turm uhrauslösung von Farvarger & Comp. 321.
-
XXVIII
-
Turmuhrauslösung von H. Aron 320.
Turmuhrschlagwerk von G. Krumm 350.
U
Uhraufzüge 267.
Umformer, Gleichrichter 161.
Umschaltevorrichtung für Reservebatterien, Tafel III, Fig. 2.
Umwandlung chemischer Energie in elektrische 15.
Unitarische Hypothese von Franklin 6.
V
Verdünnen der Schwefelsäure 29.
Verhinderung der Polarisation 23.
Verhinderung der Auskristallisierung von Salmiak 36.
Verhinderung des Induktionsfunkens 232.
Verteilertafel, 229, Tafel III, Fig. 1, Tafel IV, Fig. 1.
Verteilungselektrizität 7.
Vierkohlenkontakt 242.
Voltas Element 14.
Voltas Theorie 13.
Vorgang, chemischer, bei der Formierung der Akkumulatorplatten 219.
Vorschaltwiderstände 110, 156, 229.
W
Wagner, Th., Aufzugsmechanismus 283.
„
„ Pendeluhr 282.
„
„ Normaluhr für 6 Linien. Tafel VIII, Fig. 1.
„
„ Nebenuhr 313.
„
„ Schalttafeln, Tafel II, Fig. 1, 2 und 3.
„
„ Starkstromrelais, Tafel III, Fig. 3.
„
„ Sechslinienkontakt 297.
„
„ Kontrolleinrichtungen, Tafel III, Fig. I.
„
„ Spannungsprüfer und Umschalter, Tafel III, Fig. 2.
Wachsdrahtmontage 178.
Wahl der Elemente 169.
Wahl der Isolation 175.
Wanderung der Jonen 26.
Wärmewirkung des elektrischen Stromes 19.
Wärmemelder 364.
Wechselstromdynamo 147.
-
XXIX
-
W echselstromzentrale 150.
W edekindelement 32.
W heatstonsche Brücke 114.
Wicklung der Magnete 140.
W iderstand 57.
W iderstandsloser Pendelkontakt von G. Krumm 250.
W iderstand im zusammengesetzten Leiter 70.
W iderstand im verzweigten Leiter 81.
W iderstand, innerer, der Elemente in gemischter Schaltung 73.
W iderstandsmessung 108.
Widerstand, spezifischer 58.
W iderstandstabellen 61, 62, 174.
Z
Zeigerwerke, elektrische 306.
Zeitdienstanlagen für wissenschaftliche Zwecke 223.
Zersetzung des Elektrolyten 22, 24, 34.
Zierfuß, Erregermasse 39.
Zinkpoles, Amalgamieren des, 28.
Zinkpoles, Material des, 36.
Reibungselektrizität.
Die Kenntnis einzelner elektrischer Erscheinungen reicht
in das graue Altertum zurück, viele Jahrhunderte lang
unverändert bleibend, da es an wesentlichen Entdeckungen
fehlte, die zur Erweiterung der damaligen Kenntnisse bei­
getragen hätten.
Erst der neueren Zeit blieb es Vorbehalten diese Wissen­
schaft auszubauen, indem die Gesetzmäßigkeit der einzelnen
Erscheinungen nachgewiesen und die Möglichkeit ihrer Hervorrufung durch die Konstruktion geeigneter Apparate gefördert
wurde.
Hierdurch erweiterte sich der Umfang dieses Wissens­
gebietes allmählich bedeutend, indem es gelang, bisher un­
bekannte Ursachen mancher Erscheinungen durch die Gesetz­
mäßigkeit des Auftretens derselben festzustellen und infolge
ihres Zusammenhanges mit anderen bekannten Erscheinungen
gleichfalls in das Gebiet der Elektrotechnik einzureihen.
Andererseits wurden durch das Experimentieren, welches
das Studium der einzelnen Erscheinungen erforderte, neue E r­
scheinungen entdeckt, deren Hervorrufung gleich manchen der
früheren, im praktischen Leben Anwendung erfuhr und die nun
einen Bestandteil des komplizierten Apparates bilden, dessen
wir heute bedürfen, um unseren hochgespannten Lebens­
anforderungen gerecht zu werden. —
Das Wesen der Elektrizität, der Ursache aller elektrischen
Erscheinungen ist uns heute noch ebenso unbekannt wie im
Altertume, als es gelang, auf einfachste Art sie zu erzeugen
und mit ihr primitive Erscheinungen hervorzurufen.
Thaies von Milet fand 040 v. Chr. daß Bernstein (Elektron),
wenn er gerieben wurde, auf kleine leichte Körperchen eine
Kraft ausübte. Die wesentlichste Entdeckung der folgenden
l
—
2
—
Zeit war, daß diese Eigenschaft auch an anderen Stoffen ge­
funden wurde und dies blieb durch lange Zeit der Umfang
der heute so mächtigen Wissenschaft.
Die Ursache dieser Erscheinungen ist die Elektrizität, die
Form einer Energieäußerung, welche infolge der Reibung von
hierzu geeigneten Körpern, in denselben auftritt.
Da man nach dem derzeitigen Stande der Wissenschaft
diese Energieäußerung auch auf anderem Wege hervorrufen
kann, bezeichnet man in der Physik die solcherart entstandene
Elektrizität als Reibungselektrizität.
Dieselbe hat bislang in der Zeittelegraphie keine Anwendung
gefunden, ihre Erscheinungen sind aber grundlegend für das
Verständnis der Erklärung aller Gesetze, die beim Bau und
der Instandhaltung des elektrischen Teiles einer Zeittelegrafenanlage eingehalten werden sollen, weshalb die wichtigsten
derselben zunächst hier Aufnahme finden.
Zur Erzeugung der Reibungselektrizität eignen sich nicht
alle Stoffe. Experimentell verwendbar sind insbesondere
Stangen und Platten aus Glas, Hartgummi, Bernstein, Siegel­
lack etc.
Reibt man einen Glas- oder Harzstab mit einem Wolllappen und bringt ihn in den Bereich kleiner Papierschnitzel,
so werden dieselben von dem Stabe angezogen und diesem
aus einer gowissen Entfernung zufliegen.
Wischt man aber mit der Hand über den Stab und ver­
sucht das Experiment neuerlich, so zeigt es sich, daß ihm
diese Eigenschaft verloren ging. Nach abermaligem Reiben
des Stabes mit dem Wollappen, kehrt er in den zuerst erhalte­
nen Zustand zurück und übt seine Kraft auf die Papierschnitzel
wieder aus.
Durch Reiben mit dem Wollappen wurde dem Stabe eine
Eigenschaft gegeben, die er vorerst nicht besessen hat und
die ihm durch einfaches Wischen mit der Hand wieder ge­
nommen wurde. Die Ursache dieser Erscheinung ist die Elek­
trizität; der Stab wurde durch Reibung mit dein Wollappen
elektrisch, durch einfaches Wischen mit der Hand wieder
unelektrisch.
—
3
—
Zur näheren Untersuchung dieser Erscheinung bedarf
man eines Hilfsapparates. An einer Glasflasche wird im Kork­
stöpsel ein Drahtbügel befestigt, an dessen Ende man ein an
einem Seidenfaden hängendes Hollundermarkkügelchen befestigt.
Diesen Apparat nennt man ein elektrisches Pendel.
Bringt man den Glasstab in den Bereich dieses kleinen
Pendels (Fig. 1), so wird es von demselben angezogen. Eine
Fig. 1.
Wiederholung des Versuches ergibt aber das entgegengesetzte
Resultat, indem das Pendel von dem Glasstab jetzt nicht mehr
angezogen wird, sondern denselben flieht oder ausweicht.
Wischt man nun mit der Hand über den Stab und nähert
ihn neuerdings dem Pendel, so verhalten sich beide zu ein­
ander indifferent, es findet weder Anziehung noch Abstoßung statt.
Lehrt uns der erste Versuch, daß der Stab elektrisch war
und in diesem Zustande das elektrische Pendel angezogen hat
so können wir uns ohne weitere Versuche die Erscheinungen
des zweiten und dritten Experimentes nicht erklären.
Hängen wir uns daher zu dem ersten Pendel, ein zweites
von gleicher Länge und wiederholen die Versuche noch einmal,
so ergibt sich, daß bei Annäherung des geriebenen Glasstabes,
beide Pendel angezogen werden, aber dann nicht mehr in ihre
Ruhelage zurückkehren, sondern das Bestreben zeigen, einander
zu fliehen. (Fig. 2.) Dasselbe zeigen beide dem Glasstabe
gegenüber. Berührt man aber die beiden Kügelchen mit der
Hand, so kehren sie zu einander zurück, indem sie ihre Ruhe­
lage wieder einnehmen. (Die punktierte Stellung in der Fig. 2.)
1
*
4
—
Ein neuer Versuch mit der geriebenen Glasstange hat die An­
ziehung und Abstoßung der beiden Pendel wie früher zur
Folge Berührt man mit der Hand die beiden Kugeln und
wischt über den Glasstab, so verhalten sich alle drei indifferent
zu einander.
D ieser V ersuch zw ingt uns zur A nnahm e, daß ein
e le k trisc h e r K örp er u n e le k trisc h e an zieh t, bei d er Be­
rü h ru n g an diese E le k tr iz itä t a b g ib t, w odurch sich
le tz te re sow ohl u n te re in a n d e r als auch von dem z u e rst
elek trisch g elad enen K örp er abstoßen. Natürlich muß die
Elektrizität, welche von einem elektrisch geladenen Körper
auf einen unelektrischen durch Berührung übergeht dann auf
beiden von gleicher Beschaffenheit, das heißt gleichartig sein.
Daraus läßt sich der Schluß ableiten, daß zwei K örper,
w elche m it d er g le ic h a rtig e n E le k tr iz itä t g elad en
sind, e in a n d e r abstoßen.
Um unsere Kenntnis der elektrischen Anziehung und Ab­
stoßung zu erweitern, nehmen wir nochmals das elektrische
Pendel, reiben nun aber statt des Glasstabes einen Harzstab
(Siegellack), worauf wir diesen in den Bereich des Pendels
bringen. Die Erscheinungen sind dann die gleichen wie bei
dem Experiment mit dem Glasstab. Flieht das elektrisierte
Pendel nun den Harzstab, so machen wir die entgegengesetzte
Beobachtung, wenn unmittelbar darnach der geriebene Glas­
stab demselben nahe gebracht wird. Das von dem Harzstab
geladene Pendel wird von dem geriebenen Glasstab angezogen.
—
5
—
Versuchen wir dieses Experiment an dem Doppelpendel,
zeigt dieses für sich dieselben Erscheinungsformen, gleichviel ob
der Versuch mit dem Glasstab oder mit dem Harzstabe vor­
genommen wurde. Elektrisiert man dagegen die eine Kugel
mit dem Glasstab, die andere mit dem Harzstab, werden sich
beide intensiv anziehen.
Dieser Versuch lehrt uns, daß es zwei Arten von Elektri­
zitäten gibt und daß sich die m it u n g l e ic h a r ti g e r E le k ­
t r i z i t ä t g e la d e n e n K ö rp e r g e g e n s e itig an zieh en .
Die mit dem Glasstabe an diesem erregte Elektrizität
heißt p o s itiv e , die am Harzstab erregte n e g a tiv e Elektrizität.
Da man mit Rücksicht auf diese Benennungen von gleich­
namiger und ungleichnamiger Elektrizität sprechen kann, so
lassen sich unsere Erfahrungen in dem Satze ausdrücken:
G le ic h n a m ig e E le k t r iz i t ä te n sto ß e n sich ab, u n ­
g le ic h n a m ig e zieh en sich an.
Gute und schlechte Elektrizitätsleiter.
Die Stoffe, in welchen es uns durch die eben be­
sprochenen Versuche möglich war, elektrische Zustände hervor­
zurufen, waren Nichtmetalle. Würde man den gleichen Versuch
mit einem Metallstab gemacht haben, so hätte das Experiment
keinen sichtbaren Erfolg erkennen lassen. Der Erfolg stellt
sich aber ein, wenn der Metallstab einen Griff aus Gummi
oder Glas erhält.
Will man einen Glas- oder Harzstab unelektrisch machen,
so muß, wie die vorhergehenden Versuche erwiesen haben, mit
der Hand über den ganzen Stab gewischt werden. Der Metall­
stab dagegen verliert seinen elektrischen Zustand auch dann
schon, wenn er nur an einer Stelle mit der Hand berührt wird.
Eine weitere Unterscheidung können wir beim Elektrisieren
der Stäbe erkennen, wenn dieselben nür an einer Stelle ge­
rieben werden. Der Glas- oder Harzstab wird nur an der
geriebenen Stelle elektrisch werden, der M e ta lls ta b die
Elektrizität sofort über seine g e sa m te O b e rflä c h e verbreiten.
—
6
—
Die verschiedenen Stoffe verhalten sich also in Bezug auf
die Weiterverbreitung (Fortpflanzung) der Elektrizität un­
gleich. Während die Nichtmetalle die Elektrizität annehmen
ohne sie weiterzuverbreiten, ebenso auch nur an jenen Stellen,
wo sie mit einem anderen Körper in Berührung kommen, ab­
geben, verbreitet sich dieselbe an den Metallen sofort über die
ganze Oberfläche und wird bei Berührung auch nur eines
Punktes ganz abgeleitet. Wir unterscheiden demnach g u te
und schlech te L eiter, erstere werden auch Konduktoren ge­
nannt, letztere Isolatoren. Im strengen Sinne kann man aller­
dings kaum von N ic h tle ite rn sprechen, weil ein gewisses
Leitungsvermögen auch diesen zukommt, wenngleich dasselbe
so klein ist, daß es in der P ra x is als n ic h tv o rh a n d e n
angenommen werden kann.
Um dieses Verhalten zu erklären, muß man sich mit dem
Wesen der Elektrizität befassen. Wenn nun keinesfalls hierüber
erwiesene oder nachweisende Experimente angestellt worden
sind, also keine Lehrsätze, sondern nur Hypothesen existieren,
so sind doch einige der letzteren, mit Rücksicht auf die Ex­
perimente, welche dieselben unterstützen, geeignet, das Ver­
ständnis kräftig zu fördern.
Einen dieser Erklärungsversuche gab F ra n k lin in seiner
u n ita ris c h e n H ypothese, welche die Bewegungsmöglichkeit
nur dem p o sitiv en Teil der Elektrizität zuschrieb. Dieselbe
wurde aber durch die Coulom bsche d u a listisc h e H yp o ­
these verdrängt. Auf letztere stützt sich die E le k tro n e n ­
th eo rie , welche positive und negative E le k triz itä ts a to m e
kennt, die mit den Molekülen der Isolatoren fest verbunden
zwischen denen der Leiter dagegen frei beweglich eingelagert
sind. Diese Theorie wird unterstützt durch die Erfahrungen
welche die Untersuchungen der Kathodenstrahlen ergaben.
Darnach können sich also die Elektronen zwischen den
Molekülen der Leiter mit größter Leichtigkeit bewegen, suchen
mit der ihnen innewohnenden Kraft, der Abstoßung gleich­
artiger Elektronen (Coulomb’sches Gesetz), die Oberfläche zu
gewinnen, wo sie sich aus gleioher Ursache, im Bestreben ein­
ander zu fliehen, auf derselben ganz ausbreiten. Bei Berührung
—
7
—
mit einem leitenden Körper kann man sich die Oberfläche des
ersten um diejenige des zweiten vergrößert denken, wodurch
dem Bestreben der Elektrizitätsteilchen sich auszubreiten ent­
gegengekommen wird. Es gehen also soviele Elektrizitätsteilchen
des ersten Körpers auf den zweiten über, bis die Spannung
auf beiden Oberflächen gleich und daher kleiner als die des
Zustandes des ersten Körpers ist. Es ist leicht einzusehen,
daß die Spannung im selben Maße abnimmt, als die Oberfläche
zunimmt. Verbindet man daher einen Konduktor mit der
Erde durch einen gleichfalls leitenden Körper — Metalldraht —,
so wird die Oberfläche derart vergrößert, daß die Spannung
auf dem Konduktor praktisch gleich null ist. Die Erde stellt
hier ein riesiges Elektrizitätsreservoir vor, in welchem die
Mengen der abgeleiteten Elektrizitäten verschwinden. Von
dieser Erscheinung wird auch in der Zeittelegraphie Gebrauch
gemacht, indem manchmal zur Ersparung der Leitung, durch
Verbindung des einen Poles zur Erde die Ableitung der einen
Art von Elektronen stattfindet.
Die Leitungsfähigkeit, also die Fähigkeit der Elektronen
sich zwischen den Molekülen zu bewegen, ist nicht in allen
Leitern dieselbe, sondern hängt von der Natur des Leiters ab.
Man unterscheidet daher außer guten Leitern und Isolatoren
auch noch schlechte Leiter.
Zu den Leitern zählen: Die Metalle, Kohle, Graphit, Säuren,
Salze und ihre Lösungen, Wasser, Schnee, feuchte Luft, alle
lebenden tierischen und pflanzlichen Körper.
Zu den Isolatoren zählt man: Bernstein, Kautschuk, Por­
zellan, Glas, Glimmer, Harze, Fell, Haare, Öl, Seide, Papier,
Wachs, Paraffin.
Auf die Isolierfähigkeit und das Leitungsvermögen der
für die Zeittelegraphie notwendigen Stoffe gehen wir später
an geeigneter Stelle ausführlicher ein.
VerteilungS' und Influenzelekfrizifäf.
Wird ein unelektrischer Körper mit gutem Leitungs­
vermögen in die Nähe eines geladenen Konduktors gebracht,
so wird ersterer gleichfalls in einen elektrischen Zustand geraten.
—
8
Zum experimentalen Nachweis dieser Fernwirkung bedarf
es zweier Apparate, von welchen der eine imstande sein muß
eine gewisse elektrische Ladung aufzunehmen der andere der
Verschiebung der Elektronen einen möglichst kleinen Wider­
stand entgegenzusetzen und seine elektrische Ladung sichtbar
anzuzeigen.
Für ersteren Zweck eignet sich eine Metallkugel mit
genügend großer Oberfläche, die durch einen Glasfuß isoliert
am Ständerbrettchen befestigt ist. Der zweite Apparat dagegen,
besteht aus einem metallischen Körper von zilindrischer Form
dessen Enden halbkugelförmig abgerundet sind. Auch der
Zylinder muß isoliert aufgestellt sein, damit die an ihm erregte
Elektrizität nicht sofort zur Erde abgeleitet wird. Zum Nach­
weise seines elektrischen Zustandes erhält dieser Körper an den
beiden Enden sowie in der Mitte je ein elektrisches Pendelpaar.
Ladet man den Konduktor indem man beispielsweise von einer
geriebenen Glasstange die Elektrizität auf ihn überführt, und
durch Wiederholung des Experimentes seine Ladung genügend
verstärkt, so wird, da die Elektrizität nach unserer Annahme
von der Glasstange auf den Konduktor übergegangen ist, die­
selbe von gleicher Beschaffenheit sein, als die an der Glasstange
Der Konduktor ist also positiv geladen.
Nähert man den Konduktor dem einen Ende des Zylinders,
so werden die an beiden Enden befindlichen Pendelpaare aus­
einanderstreben, das in der Mitte befindliche dagegen in seiner
Ruhelage verharren. (Fig. 3.)
Fig. 8.
—
9
—
Entfernt man die Kugel vom Zylinder so tritt der frühere
Zustand wieder ein, die Pendel hängen schlaff herunter.
Berührt man die geladene Kugel wenn sie in der Nähe des
Zylinders steht mit der Hand oder verbindet sie durch einen
guten Leiter mit der Erde, so fließt die Elektrizität im selben
Momente in diese ab, die Wirkung auf den Zylinder hört auf
und*die Pendelpaare kehren in ihre Ruhelage zurück.
Die Erklärung dieser Erscheinung finden wir im Coulombschen Gesetze von der Anziehung und Abstoßung der elektrischen
Teilchen. G le ic h n a m ig e E l e k t r i z i t ä t e n sto ß e n sic h ab
u n g le ic h n a m ig e z ie h e n sic h an.“
Da, wie wir im vorhergehenden Kapitel erfahren haben
sich alle Körper in einem la te n te n elektrischen Zustande
befinden, weil die negativen und positiven Elektronen sich
gegenseitig derartig beeinflussen, daß ihre Wirkung nach
Außen aufgehoben wird, findet in dem Momente, in welchem
ein elektrisch geladener Körper in den Bereich des unelektrischen
kommt eine Aufhebung dieses elektrischen Gleichgewichtes
statt. In unserem Versuche zieht der positiv geladene Konduktor
die negativen Elektronen des Zylinders an die ihm zugekehrte
Seite, stößt dagegen die positiven Elektrizitätsteilchen an die
abgewendete Seite ab.
Es werden also die Pendel der einen Seite unter dem Ein­
fluß der negativen Elektrizität stehen.
Daß die Pendel der Mitte keine Ablenkung erfahren,
rührt von dem Umstand her daß hier beide Elektrizitäten
ihren Einfluß in entgegengesetzem Sinne ausüben und sich
daher in ihrer Wirkung aufheben.
Ein weiterer Versuch kann uns die Richtigkeit dieser Auffaßung hestätigen. Wir bringen daher den geladenen Konduktor
nochmals in die Nähe des Zylinders und erhalten gleichwie im
ersten Versuch den Ausschlag beider Pendelpaare. Verbinden
wir nun die dem Konduktor abgewendete Seite des Zylinders
durch die Hand oder sonst einem guten Leiter mit der Erdo
so wird die dem Konduktor entsprechende gleichnamige Elek­
trizität im Bestreben zu entfliehen zur Erde abgeleitet. Die
negative bleibt aber am anderen Ende gebunden.
—
10
—
Nehmen wir nun, nachdem die Verbindung zur Erde ab­
gebrochen ist, den Konduktor von dem Zylinder weg, so werden
alle Pendelpaare auseinander fahren, weil sich die negative
Elektrizität über den ganzen Zylinder verbreitet.
Die Pendel der Mitte stehen also gleich denen der Enden
nur mehr unter dem Einfluße der einen Elektrizität, der erst
dann aufhört, wenn der Zylinder berührt wird, weil dann ein
Ausgleich der negativen Elektrizität des Zylinders mit der
positiven aus dem großen Reservoir der Erde stattfindet.
Der Konduktor, in die Nähe des Zylinders gebracht,
bewirkt nun eine neuerliche Scheidung der Elektrizitäten mit
den Erscheinungsformen des ersten Versuches. Ein Versuch
die negative Elektrizität zur Erde abzuleiten führt zu keinem
Resultate, weil, wenn auch die Verbindung der Erde mit dem
negativen Ende des Zylinders hergestellt wird, erstere die Rolle
des entfernten Endes des Zylinders übernimmt, also die positiven
Elektrizitätsteilchen im Bestreben sich von der positiv geladenen
Kugel möglichst weit zu entfernen sofort in die Erde abgehen.
Die negativen Teilchen dagegen sind durch die positive Elek­
trizität der Kugel gebunden.
Zur Erweiterung der Kenntnis dieser Erscheinung vermehrt
man die Zahl der Pendelpaare wobei das Experiment in seiner
ersten Form wiederholt wird. Die beiden äußersten Pendel­
paare zeigen wie früher ein kräftige Divergenz, die aber bei
jedem gegen die Mitte zu folgenden Pendelpaare kleiner wird
bis sie in der Mitte gleich Null ist. Man sieht also daß die
Dichte der Elektrizität gegen die Enden hin zunimmt. Dasselbe
findet aber auch an der Metallkugel statt, weil die negativen
Elektrizitätsteilchen am gegenüberliegenden Ende des Zylinders
in Wechselwirkung die positiven der Kugel beeinflußen, also
auch die Dichte der positiven Teilchen an der Kugel auf der
dem Zylinder zugekehrten Seite eine höhere ist.
Die Spannung ist jene Kraft welche die Bewegung der
Elektrizitätsteilchen, der Elektronen, hervorruft. In dem Kapitel
über Leiter und Isolatoren haben wir schon in Erfahrung
gebracht daß die Elektrizität das Bestreben hat, dort, wo sie
nicht im Gleichgewichtszustände verharrt sich auf der Ober­
—
11
—
fläche zu verbreiten. Dieses Expansionsbestreben ist der Ab­
stoßung der gleichartigen Elektronen zuzuschreiben. Dieselbe
kann aber geschwächt werden, wenn von außen Kräfte einwirken
die durch Anziehung der im Konduktor bewegten Teilchen
die zwischen diesen wirkenden abstoßenden Kräfte unterstützen,
wodurch sie ihnen einen Teil der Kraftäußerung abnehmen.
Die Spannung im Konduktor wird also durch die Nähe eines
influenzierten Körpers nicht unbedeutend kleiner.
Wird im influenzierten Körper die, an dem der Kugel
entgegengesetzten Ende befindliche Elektrizität abgeleitet, so
hört deren Einwirkung auf die ihr entgegengesetzte Elektrizität
des anderen Endes auf und die Wirkung der letzteren auf die
Elektrizität der Kugel wird dadurch vergrößert daher auch die
Spannung auf der Kugel noch mehr herabgesetzt. Da wir gleich­
falls schon früher erfahren haben daß beim Laden eines
isolierten Konduktors die Elektrizität von einem anderen
leitenden Körper solange auf diesen überströmt bis die Dichte
der Elektrizität auf den Oberflächen beider gleich groß ist, so
können wir ohne weiteres feststellen daß bei Annäherung des
mit der Ableitung versehenen Zylinders und dem damit hervor­
gerufenen Fallen der Spannung im Konduktor ein neuerliches
Überströmen der Elektrizität auf diesen stattfindet. Damit
vergrößert sich die Influenzwirkung.
Die Menge der in den Körpern zwischen den Molekülen
eingelagerten Elektrizitätsteilchen ist praktisch unbegrenzt, sodaß
die erhöhte Influenzwirkung darin besteht, daß neue Elektronen
ungleichnamiger Art sich an dem Ende des Zylinders welches
der Kugel zugekehrt ist sammeln, die gleichnamigen die hier­
durch in dem Zylinder frei werden, aber in die Erde über­
gehen. Die vermehrte Zahl der ungleichnamigen Elektronen
am Zylinder wirkt anziehend und daher neuerdings spannungs­
vermindernd auf die Ladung der Kugel, wodurch ein neuer­
liches Überströmen der Elektrizität auf dieselbe stattfindet.
Die Anhäufung der Elektrizität auf den Konduktor ist solcher­
art eine bedeutende, die erst damit endet, daß die Spannung
an der Berührungsstelle des Konduktors mit dem ladenden
—
12
—
Körper eine derart hohe wird, daß ein Übergang von Elek­
trizität nicht mehr stattfinden kann.
Diese Erscheinung hat in der Zeittelegraphie eine nützliche
Anwendung gefunden, durch die Konstruktion der K on d en ­
s a to re n , welche zur Verhütung der schädlichen Öffnungsfunken
der Kontakte zwischen diesen eingeschaltet werden. Die
Kondensatoren bestehen aus zwei guten Leitern von möglichst
großer Oberfläche, die durch eine isolierende Zwischenschicht
aus Luft, Glas, Glimmer, paraffinierten Papier etc. getrennt
sind. Für Zwecke der Urmacherei verwendet man gewöhnlich
Kondensatoren aus Staniol, das D iele k trik u m (Isolator) ist
entweder paraffiniertes Papier oder Glimmer.
Um nicht dem Verständnis vorzugreifen, soll die Wirkungs­
weise des Kondensators an einem einfachen Experimente erklärt
werden, seine Anwendung in der Uhrmacherei dagegen aus­
führlicher in dem Abschnitte Kontakte, woselbst er in der
Praxis seine nützliche Verwendung gefunden hat, zur Be­
handlung kommen.
Der Kondensator, den wir zu unserem Versuche benötigen
besteht aus einer Glastafel, welche derart an beiden Seiten mit
Staniol bezogen ist, daß auf jeder Seite rundherum ein zirka
einen Zentimeter breiter Streifen Glas freibleibt. Die Glastafel
muß am Ständerbrettchen so befestigt werden, daß der Metall­
belag keinesfalls eine ungewünschte leitende Verbindung zur
Erde erhält.
Die eine Seite der Tafel, beziehungsweise der Metallbelag
wird dann mit der Erde leitend verbunden und heißt Konden­
satorplatte, die andere Seite verbindet man mit einer Elek­
trizitätsquelle und erhält daher den Namen K o lle k to r
(Sammler). An diesen Experimente vertritt der Kollektor die
Stelle der Metallkugel des früheren Versuches, die Kondensatorplatte ersetzt den zylindrischen Metallkörper, der mit der Erde
verbunden war. Die Ladung geht im selben Sinne vonstatten,
indem die auf den Kolektor übergehende Elektrizität influenzierend auf den Kondensator wirkt, dort die ungleichnamige
Elektrizität bindet, die gleichnamige aber durch leitende Ver­
bindung mit der Erde in dieselbe ableitet. Durch die anziehend«
13
—
Rückwirkung der ungleichnamigen Elektrizität der Kondensator­
platte auf die Ladung des Kollektors sinkt dessen Spannung,
wodurch ein abermaliges Überströmen der Elektrizität von der
Quelle auf den Kollektor stattfindet, dessen Folge erhöhte
Influenzwirkung mit Rückwirkung und Spannungsfall des
Kollektors, neues Aufladen der Elektrizität bis zu jenem Punkte,
an welchem die Spannung des Übergangspunktes der der Quelle
gleich ist. Zur Entladung des Kondensators ist es nötig, den
Kollektor gleichfalls mit der Erde oder aber was ganz dasselbe
ist, mit der Kondensatorplatte zum Ausgleich beider Elek­
trizitäten leitend zu verbinden.
Berührungs- oder Konfakfelekfrizitäf.
Im Jahre 17 89 trat durch die zufällige Endeckung des
Chirurgen G a lv a n i in B o lo g n a eine für den Entwicklungs­
gang der Elektrotechnischen Wissenschaft entscheidende Wendung
ein. Galvani hatte einen Froschschenkel bei seinem Sehnenende
durch einen Kupferhacken an den eisernen Stäben seines Fenster­
gitters aufgehängt Durch den Wind bewegt, kam der Schenkel
mit den Eisenstäben in Berührung und geriet dadurch jedesmal
in Zuckungen. Galvani, der wohl zufällig auf dieses Phänomen
aufmerksam geworden sein mag, legte der Erscheinung eine
ganz falsche Bedeutung bei, indem er meinte, hiermit E r­
scheinungen der Lebenskraft entdeckt zu haben. Die Kunde
dieser merkwürdigen Entdeckung durchlief rasch alle wissen­
schaftlichen Kreise und hatte eine intensive Forschung aller
Gelehrten der damaligen Zeit zur Folge.
Unter diesen war es insbesondere V o lta , der infolge
seiner logischen Schlußfolgerungen den Zusammenhang zwischen
der Erscheinung und den diese hervorrufenden Bedingungen
fand. E r stellte fest, daß die Voraussetzung für das Gelingen
dieses Experimentes in der geschlossenen Kette — Eisen,
Kupfer und der salzhaltigen Feuchtigkeit des Froschschenkels
zu suchen war.
Indem er dieses feststellte, hatte er die Grundlage für die
weiteren Versuche gefunden. Seine folgenden Untersuchungen
erstreckten sich daher auf die einzelnen Glieder innerhalb
—
14
—
dieser Kette. Während die Erklärungen, die man diesen E r­
scheinungen zu geben suchte, zum großen Teile die Atmos­
phärische Elektrizität als Ursache annahmen, folgerte Volta
richtig, daß es sich hier um eine neue Art der Erregung von
Elektrizität handle. Es gelang ihm auch 1890 eine Vorrichtung
zu ersinnen, mit der es ihm möglich war, Elektrizität zu
erzeugen.
Fig. 4.
Dieser Apparat bestand aus einem Gläsgefäß (Fig. 4), in
welches eine Zink und eine Silberplatte tauchte, derart daß sie
einander nicht berühren konnten. Zur Erregung des elektrischen
Zustandes an den Platten verwendete er angesäuertes Wasser.
Voltas Theorie, mit welcher er sich gegen die Auffassung
Galvanis wandte war nun, wenn sich auch einige Versuche dadurch
erklären ließen, unrichtig. Er behauptete daß die bloße Berührung
zweier verschiedener Medien die Erregung der Elektrizität,
beziehungsweise die Scheidung der Elektronen an denselben
veranlassen könne, wodurch er sich mit der Lehre von der
Erhaltung der Energie in Widerspruch setzte, da ja nach der­
selben ohne Aufwendung von Arbeit keinerlei Energieäußerung
stattfinden kann. Nun wird aber bei der bloßen Berührung
zweier verschiedener oder gleicher Materialien absolut keine
Arbeit geleistet.
Spätere Untersuchungen haben dann auch die überraschend
einfache Ursache der Elektrizitätserzeugung feststellen lassen.
Stellt man in ein Gefäß mit angesäuertem Wasser eine
Metallplatte, so werden sich Luftbläschen an derselben bilden,
—
15
—
sodann loslösen und durch die Flüßigkeit entweichen. Es
findet also eine stoffliche Veränderung statt, die, wenn man
sich die Chemie für die Erklärung derselben zu Hilfe nimmt
ergibt, daß eine Auflösung des Metalles in der Flüßigkeit von
sich geht, bei welcher sich das Metall, für ein von der Flüßigkeit
ausgeschiedenes Gas, in dieselbe einsetzt. Das ist Arbeit, und
zwar chemische Arbeit, die sich in die elektrische Energie
uniwandelt.
Der Nachweis für die letztere läßt sich durch das Elektro­
meter erbringen, an welches man die Platte anschließt. War
die Platte aus Zink, so wird sie sich als negativ elektrisch
geladen zeigen. Auf welche Weise ist nun der elektrische
Zustand der Platte hervorgerufen worden? Die chemische
Arbeit hat sich in elektrische Energie umgewandelt, in elektrische
Spannkraft, welche eine Scheidung der Elektrizitätsteilchen
hervorbrachte. Die negativen Teilchen haben sich an der
Zinkplatte, die positiven aber in der Flüßigkeit angesetzt.
Die Flüßigkeit bildet ein ausgezeichnetes Mittel den
chemischen Vorgang zu verstärken und daher größere elektrische
Erregungen an der Platte hervorzubringen, doch ist sie nicht
unbedingt notwendig, wie ein Experiment mit einer hierzu
geeigneten Vorrichtung zeigen kann.
Fig. 5.
16
Nehmen wir zwei Platten von verschiedenem Metall (Fig. 5),
welche auf einer Seite an welcher sie sich berühren sollen
glatt geschliffen sind, an der anderen aber je einen isolierten
Griff tragen und preßt sie fest aufeinander, so lassen sich an
beiden elektrische Zustände nachweisen. Zu diesem Zwecke
haben wir schon an dem Ende des einen Griffes ein elektrisches
Pendelpaar angebracht daß mit der entsprechenden Platte
durch einen im Innern des isolierten Griffes liegenden Leiter
verbunden ist. Der Ausschlag der Pendel zeigt uns den
elektrischen Zustand der Platten an, welcher nach der Trennung
derselben fortdauert.
Die elektrische Erregung der Platten ist durch die unter
dem Drucke und dem chemischen Einfluß des Sauerstoffes der
athmosphärischen Luft vorgegangenen Oberflächenveränderung
der Platten zustandegekommen.
Gibt die Zusammenstellung von Flüßigkeit und Metall
eine stärkere elektrische Erregung als unser letztes Experiment,
so werden auch noch andere Bedingungen gefunden, welche
die Stärke der Erregung beeinflussen können. Insbesondere
hängt diese von der chemischen Beschaffenheit der Platte und
der Flüßigkeit ab.
Zahlreiche Versuche und Messungen der Metalle und Stoffe,
welche in den galvanischen Elementen zur Anwendung kommen,
ergaben nach ihrem Verhalten eine Reihenfolge, die man
Spannungsreihe nennt.
Die Spannungsreihe wird derart geschrieben, daß man das
Metall, welches die stärkste negative Erregung zeigt, an erster
Stelle, ihm anfolgend die Metalle nach der Größe ihrer nega­
tiven Erregung in absteigender Reihe ansetzt, sodann mit dem
Metall der geringsten positiven Erregung fortsetzt und auf­
steigend mit dem der stärksten endet. In der Spannungsreihe
ist auch Kohle und Braunstein eingestellt, welche, wenngleich
sie keine Metalle sind, doch zu den guten Leitern zählen und
infolge ihrer großen' positiven Erregung zur Erzeugung der
galvanischen Elektrizität zahlreiche Anwendung erfahren.
In den Reihen, welche nach verschiedenen Untersuchungen
aufgestellt wurden, sind einige Abweichungen vorhanden, die
—
—
—
17
—
offenbar von den Unreinigkeiten der hierzu verwendeten Metalle
herrühren. Allgemein gilt folgende Reihe:
Silber,
Zink,
Gold,
Blei,
Kohle,
Zinn,
Graphit,
Eisen,
-f- Braunstein.
Kupfer,
Gegenüber der Reibungselektrizität zeigt uns die galvanische
eine besondere Eigenschaft, welche ihre Verwendbarkeit im
praktischen Leben ermöglichte, indem sie dauernd Arbeit zu
leisten im Stande ist.
An unserem Experiment können wir auch noch eine andere
Erscheinung wahrnehmen, welche geeignet wäre, Mißverständ­
nisse hervorzurufen. Wenn die Zinkplatte, welche wir in dem
Gefäß mit dem angesäuerten Wasser stehen haben, eine gewisse
Ladung negativer Elektrizität besitzt, die Flüssigkeit dann natür­
lich die entsprechende Spannung positiver, so geht ein Ausgleich
derselben vor sich, indem sich beide wieder vereinigen. Diese
Vereinigung geht unter Wärmeentwicklung von statten, Flüssig­
keit nnd Metall werden eine erhöhte Temperatur annehmen.
Je größer Platte und Flüssigkeit sind, desto größere Mengen
der Elektrizität können geschieden werden, ohne daß die Span­
nung jenes Maß erreicht, welches zur Vereinigung der beiden
Elektrizitätsarten führen muß.
Wir stellen nun in das Gefäß zur Zinkplatte eine Platte
aus anderem Metall, z. B. Silber, aber derart, daß sie sich
nicht berühren können, und beachten nun die Erscheinungen,
welche sich hier zeigen, so sieht man nach einer gewissen Zeit,
daß auch an der zweiten Platte chemische Veränderungen vor
sich gehen.
Da wir nun wissen, daß sich die verbrauchte chemische
Arbeit in elektrische Spannkraft umsetzt, so ist anzunehmen,
daß auch eine Scheidung der Elektrizitäten an der Silberplatte
entsteht. An der Zinkplatte war die Scheidung derart vor
sich gegangen, daß die negative Elektrizität sich an dieser
angesetzt hatte, die positive aber in die Flüssigkeit abgestoßen
wurde. Wie verhält es sich jetzt aber mit der Silberplatte?
2
18
In der Spannungsreibe steht das Silber an der positiven Seite,
wenn wir also die Platte allein in die Flüssigkeit stellen woll­
ten und ihre elektrische Ladung prüfen, so würde sie sich
positiv geladen zeigen. Das heißt also, daß die Scheidung hier
unter einer gewissen Spannung so stattfindet, daß die negativ«
Elektrizität in die Flüssigkeit gestoßen wird, die positive sich
an der Platte ansetzt.
Wir haben also zwei Kräfte wirken und zwei Bewegungen
der Elektronen, die sich an einem Beispiel aus der Mechanik
erklären lassen.
Bei beiden Platten wird die positive Elektrizität in der
Richtung der Silberplatte, die negative gegen die Zinkplatte
zu getrieben. Da beides mit einer gewissen Kraft (Elektro­
motorische Kraft oder Spannung) vor sich geht, so ist das
analoge Beispiel in der Kraftäußerung zweier paralleler und
gleichgerichteter Kräfte zu finden, die sich aus den einzelnen
Kräften summiert.
Die SpannuDg mit dem Elektrometer gemessen ist zwischen
dem Zink und der Flüssigkeit 0,524 Volt, zwischen Silber und
Flüssigkeit 0,974 Volt. Die Scheidungskraft, welche also in
dem Elemente die beiden Elektrizitäten auseinander treibt,
wird daher die Stärke von l,ü Volt besitzen.
Die für den praktischen Gebrauch dieser Sromquelle
wesentlichste Eigenschaft tritt dann auf, wenn man die beiden
Metallplatten außerhalb der Flüssigkeit durch einen guten
Leiter verbindet. Verschiedene Versuche, auf welche wir später
noch zurückkommen, beweisen, daß in dem Verbindungsleiter
sich Vorgänge abspielen, welche in direktem Zusammenhange
mit der Bewegung der Elektronen stehen,
Blicken wir auf den vorhergehenden Versuch zurück, in
welchem die beiden Stoffe - Metall und Flüssigkeit in Berührung
waren, so finden wir die Erklärung für die nach einiger Zeit
daselbst auftretende Wärmeentwicklung in dem Ausgleich der
beiden Elektrizitäten, welche an der begrenzten Oberfläche
durch den ununterbrochen chcmischen Prozeß und der daher
sich immer neu scheidenden Elektronen eine derartige Spannung
erhalten, daß sie sich aupgleichen und den neuen Elektronen
—
—
—
19
—
Platz schaffen. Diese Erscheinung, welche im angezogenen
Falle in der Flüssigkeit auftritt, spielt sich in unserem neuen
Experimente im Verbindungsleiter ab. Es findet also eine
stete Bewegung der Elektronen in demselben statt, welche
wir das Strömen der Elektrizität heißen.
Diese Erscheinung ruft natürlich im Leiter selbst Ver­
änderungen hervor, wirkt aber auch nach außen, und gerade
diese Eigenschaft der strömenden Elektrizität ist es, welche in
der Zeittelegraphie angewendet wird.
Wird zur Verbindung der beiden Metallplatten ein dünner
Metalldraht genommen, so läßt sich leicht eine große Tempe­
raturerhöhung an demselben wahrnehmen Also auch hier wird
die Elektrizität in Wärme umgesetzt Diese Eigenschaft läßt
für unsere Zwecke keine direkte nutzbringende Anwendung
zu, dagegen haben wir ihr volle Beachtung zuzuwenden, da
bei der Konstruktion und Berechnung der Apparate und Leiter
dieser Eigenschaft Rechnung getragen werden muß.
Zum Nachweis der Wirkung der Elektrizität nach außen
hin bedient man sich einer Magnetnadel, wie sie .in der Fig. 6
Fig. 6.
dargestellt ist, welche zwischen den Schenkeln eines Metallbügels
schwingt, dessen Enden mit Klemmschrauben versehen sind.
Man stellt nun den Bügel mit der Magnetnadel so ein, daß
Schenkel und Nadel sich decken, also in meridionaler Richtung
liegen.
Verbindet man sodann die beiden Klemmen mit den Platten
unseres Elementes durch einen Draht, so wird der Bügel von
dem elektrischen Strome umfloßen, was uns sofort durch die
Magnetnadel angezeigt wird, die vorerst lebhaft schwingt, um
zur Ruhe gekommen, eine, gegen die ursprüngliche Lage
geneigte Stellung einzunehmen. Der elektrische Strom vermag
2
*
—
20
—
also rein d y n am isch e Wirkungen auszuüben, die wir uns
verschiedentlich, also auch in der Zeittelegraphie zu Nutze
gemacht haben.
Eine dritte Art der Wirkungen des elektrischen Stromes
spielt gleichfalls eine besondere Rolle, — das ist die chem ische
Wirkung. Um diese Erscheinungen nachzuweisen, bedürfen
wir des in der Fig. 7 dargcstellten Apparates. Derselbe be­
steht aus einem Glasgefäße, in welches zwei isolierte Drähte
tauchen, deren Enden blanke Platinstreifen tragen. Über diese
Platinstreifen sind zwei Glaseprovetten derart gestülpt worden,
daß sie mit dem unteren Rande unter der Flüssigkeit (ange­
säuertes Wasser), mit welcher die Wanne gefüllt ist, tauchen
und auf einer Brücke aufstehen. Bevor die Röhren über die
Platinelektroden gestülpt wurden, waren sie mit derselben
Flüssigkeit gefüllt, sodaß alle Luft aus denselben verdrängt wurde.
Schließt man nun die beiden Drähte an die beiden Pole
des beschriebenen Elementes an, so läßt sich schon nach
einiger Zeit beobachten, daß das Wasser in beiden Röhren
sinkt, indem sich oben Gase ansammeln, welche in Form von
feinen Bläschen von den Elektroden aus aufsteigen.
Die Erklärung dieses Vorganges liegt darin, daß sich das
Wasser unter dem Stromdurchgange zersetzt, und die Haupt­
—
21
—
bestandteile seiner Zusammensetzung W a s s e rs to ff und S a u e r ­
sto ff in Form von Bläschen nach aufwärts entweichen. Die
Spannung, welche oben entsteht, zwingt das Wasser aus den
Eprovetten heraus. Eine Untersuchung der sich in den Röhren
oberhalb des Wassers befindlichen Gase ergibt auch mit voll­
ständiger Bestimmtheit die Richtigkeit des Schlusses.
Da sich bei Stromdurchgang jede Flüssigkeit zersetzt, so
haben wir bei den Elementen, beziehungsweise bei deren Zu­
sammensetzung auf diese Eigenschaft sorgsam zu achten.
Auch bei Leitungen in feuchten Mauern tritt diese Erscheinung
unangenehm fühlbar auf, indem unter gegebenen Umständen
ein Transport des Leitungsmetalles (Kupfer) in die feuchte
Mauer durch die Isolierung hindurch stattfindet.
Der galvanische Strom vermag noch eine vierte, für
uns unwesentliche Wirkung hervorbringen — die p h y s io ­
lo g isc h e W irk u n g . Zu deren Nachw'eis braucht man nur
die beiden Drahtenden, welche an den Metallplatten des Elementes
angeschlossen sind, an die Zunge zu legen, worauf man einen
säuerlichen Geschmack an den Berührungsstellen empfindet.
Weitere Erscheinungen dieser Art sind ja bekannt, wie
die, durch die Induktionsapparate, welche in der ärztlichen
Praxis angewendet werden, hervorgerufenen Muskelzuckungen,
die oft mit nicht unbedeutenden Schmerzen verbunden sind
und unseren Organismus heilend beeinflussen können.
In der Praxis wild manchesmal zum primitiven Nachweis
des Stromes in Elementen, wenn andere Hilfsmittel nicht vor­
handen sind, das Berühren der Zunge mit den Polenden,
beziehungsweise den an denselben angeschlossenen Drähten
vorgenommen.
Eie galvanischen Elemente, welche in der
Eeittelegraphie verwendet werden.
Wenn wir in dem besprochenen galvanischen Elemente die
beiden Metallplatten (Elektroden) durch einen Draht verbinden,
so findet ein Kreisen des elektrischen Stromes statt, indem
dieser von einer Platte durch die Flüssigkeit und von derselben
—
22
—
in die zweite Platte fließt, sodann über den Verbindungsdraht
in die erste Platte zurückkehrt. Da der galvanische Strom
auf seinem Wege durch eine Flüssigkeit geht, und wie wir
bereits erfahren haben, in einem solchen Falle dieselbe einer
chemischen Zerlegung unterworfen wird, so muß mit der- Zeit
in dem Elemente eine Veränderung eintreten, welche die
Stromerzeugung beeinflußt.
Bei aufmerksamer Betrachtung erkennt man, daß jene
Erscheinung eintritt, welche wir im vorhergehenden Kapitel an
dem Wasserzersetzungsapparat kennen gelernt haben.
An den Platten setzt sich das aus der Flüssigkeit geschiedene
Gas an, welches in Form von Bläschen die Oberflächen der
Platten überzieht.
Vorzüglich fällt diese Erscheinung an der positiven Platte
auf, an welcher sich der Wasserstoff, der ja in zweimal so
großer Quantität ausgeschieden wird, ansetzt.
Wie entsprechende Untersuchungen bewiesen haben, sind
auch die Gase befähigt durch Berührung mit anderen chemi­
schen Stoffen elektrische Energie zu erzeugen und nehmen
daher auch in der Spannungsreihe nach ihrer positiven oder
negativen Erregbarkeit den entsprechenden Platz ein. Der Wasser­
stoff steht in der Spannungsreihe an negativer Stelle, er wird
also in Berührung mit der Säure die positiven Elektronen in
die Flüssigkeit abstoßen. In gleicher Richtung werden nun
von dem positiven Pole die negativen Elektronen bewegt, sodaß
wir innerhalb des geschlossenen Leiters zwei Ströme haben,
die sich in entgegengesetzter Richtung bewegen, also gegen­
seitig schwächen, beziehungsweise aufheben können.
Diese Erscheinung hindert also die ununterbrochene Be­
nützung eines solchen Elementes und läßt dasselbe schon un­
tauglich werden, bevor noch die Stoffe durch ihre Abnützung
die Stromerzeugung ausschließen würden.
Diese Erscheinung heißt Polarisation, indem durch den
chemischen Prozeß eine Umwandlung der Pole des Elementes
eintritt.
Da sich diese Elemente daher in der Praxis nicht anwenden
lassen, war man eifrig bemüht, Einrichtungen zu treffen, welche
—
23
—
die Polarisationserscheinungen verhindern sollten. Je nachdem
nun die Elemente mit solchen Einrichtungen versehen sind,
unterscheidet man k o n s ta n te E le m e n te oder in k o n s ta n te
E le m e n te.
Erstere geben, solange die chemische Beschaffenheit der
Stoffe in ihrer ursprünglichen Form sich erhält, Strom von
gleioher Spannung, während letztere nach längerer oder kürzerer
Beanspruchung ein Sinken der Spannung zeigen.
Diese Eigenschaft der Elemente spielt in der Zeittelegraphie
eine große Rolle, weshalb die Stromquelle unter besonderer
Berücksichtigung der Erfordernisse der angeschlossenen Apparate
gewählt werden muß.
Konstante Elemente.
Zu den konstanten Elementen gehört das D a n ie lls c h e
E le m e n t. (Fig. 8.) Dasselbe besteht aus zwei Elektroden,
Fig. 8.
den beiden Metallen K u p fe r (Cu) und Z in k (Zn), welche aber
nicht in eine Flüssigkeit, sondern in zwei, durch eine poröse
Tonzelle (T) von einander geschiedene tauchen. Und zwar
steht der Kupferzylinder in konzentrierter K u p f e r v i t r i o l ­
lö su n g (Cu S 0 4), der massive Zinkpol aber in verdünnter
Z in k v itrio llö s u n g (Zn S 0 4), welche durch einen porösen
Tonzylinder (T) von der Kupfervitriollösung getrennt ist.
—
24
—
Die chemische Zersetzung der Flüssigkeiten findet derart
statt, daß sich aus der Kupfersalzlösung das Kupfer ausscheidet
und an dem Kupferpol ansetzt, wodurch dessen elektrisches
Verhalten unverändert bleibt, der restliche Teil der Kupfer­
salzlösung (S O 4) geht durch den porösen Tonzylinder und
verbindet sich mit dem Wasserstoff des zersetzten Elektrolyten
zu Schwefelsäure, welche durch Aufnahme von Zink unter
gleichzeitiger Abgabe von Wasserstoff sich wieder zu Zink­
sulfat verwandelt. Mittlerweile ist aus der Kupfersulfatlösung
Kupfer ausgeschieden worden, für welches der Wasserstoff
eintritt, indem er wieder Schwefelsäure bildet.
Der chemische Vorgang spielt sich daher folgender­
maßen ab:
| H2 S 0 4 = 2H + S 0 4
1 Zn + S 0 4 = Z n S O j
, | C u S 0 4 = Cu + S 0 4
I 2 H - |- S 0 2 = H j S 0 4
Erster Prozeß: Unter gleichzeitiger Ausscheidung von
Wasserstoff aus Schwefelsäure setzt sich in diese das aufgelöste
Zink ein, wodurch sich freier Wasserstoff und Zinkvitriol ge­
bildet hat. Zweiter Prozeß: Unter gleichzeitiger Ausscheidung
von Kupfer aus der Kupfervitriollösung setzt sich in diese der
im ersten Prozesse freigewordene Wasserstoff ein, indem er
mit der Atomgruppe S O 4 Schwefelsäure bildet. Es wird
also immer mehr Zink gelöst, die Zinksulfatlösung daher
immer konzentrierter, die Kupfervitriollösung durch Ausscheiden
von Kupfer dagegen immer verdünnter. Da aber hierdurch
die Ursachen der elektrischen Erregung nicht wesentlich ver­
ändert werden, kann eine P o la risa tio n des Elementes nicht
stattfinden und es bleibt solange gebrauchsfähig bis der innere
Zustand des Elementes infolge gänzlicher Ausnützung der
chemischen Stoffe (Kupfersulfatlösung und Zinkpol) eine Strom­
erzeugung unmöglich macht.
Diese Elemente finden in der Zeittelegraphie gewöhnlich
nur dann Anwendung, wenn eine solohe Batterie schon zu
anderen Zwecken vorhanden ist (Bahnämtern, Post- und Tele­
—
25
—
graphengebäuden), woselbst auch für die entsprechende W artung
Vorsorge getroffen ist.
Da beide im Daniell verwendeten Flüssigkeiten verschiedene
spezifische Gewichte haben, ist es nicht notwendig, zur Tren­
nung derselben einen Tonzylinder zu verwenden.
Wenn sich beide Flüssigkeiten in einem Gefäße befinden,
wird 'jene mit dem größeren spezifischen Gewichte zu Boden
sinken, die mit geringerem aber den oberen Raum einnehmen
Die Trennungsebene der beiden Flüssigkeiten ist daher eine
natürliche und liegt horizontal, während der Trennungszylinder
im Daniell-Elemente die Scheidung in vertikaler Richtung
vornimmt.
Wird ein Element ohne die künstliche Scheidung seiner
elektrolytischen Stoffe gebaut, müssen die Elektroden in ver­
schiedenen Höhen gelagert und die Zuleitungsdrähte, welche
durch die Säuren führen, gegen die Auflösung in denselben
durch entsprechende Isolation geschützt werden.
In der Praxis haben einige Formen dieser Elemente starke
Verbreitung gefunden, so auch in der Zeittelegraphie, woselbst
das M e id in g e r E le m e n t vielfach vorzügliche Dienste leistet.
Das M e id in g e r E le m e n t, das auch mit dem Namen
Ballonelement bezeichnet wird (Fig. 9), besteht aus einem
Fig. 9.
zylindrischen Glasgefäß (G), das sich in beiläufig halber Höhe
nach unten stufenförmig verengt, sodaß innen ein Ansatz ge­
bildet wird, auf welchem der zylindrische Zinkpol (Zn) auf­
—
26
—
ruht. Innerhalb des verengten Unterteiles steht ein zweites
kleineres Glasgefäß (h), welches den Kupferpol (Cu), der gleich­
falls zylindrisch gebogen ist und die Kupfersulfatlösung enthält.
Als Elementverschluß dient ein ballonförmiges Glasgefäß
(B), daß sich unten 1richterartig verengt und dessen Inneres
mit dem Glasgefäß durch ein in den Stöpsel angebrachtes
Glasröhrchen kommuniziert.
Die Elüssigkeit, welche in dem kleinen Glasgefäß enthalten
ist, kann also durch diese Röhre in den Ballon gelangen.
Dieser selbst wird mit reinen Kupfervitriolkristallen (Cu S O J
angefüllt Als zweite Flüssigkeit kommt gleich wie im
Daniellelement, verdünnte Schwefelsäure ( H 2 S 0 4) zur An­
wendung. Da sie ein geringeres spezifisches Gewicht besitzt,
so wird sie den oberen und weiteren Teil des Glasgefässes in
welchem sich der Zinkpol befindet, ausfüllen.
Der Kupferpol befindet, sich also in der Kupfervitriol­
lösung, der Zinkpol in stark verdünnter Schwefelsäure, welche
nach kurzer Zeit des Gebrauches durch die Aufnahme von
Zink in eine Zinkvitriollösung, Zinksulfat (Zn S O 4) ver­
wandelt wird.
Da die Kupfersulfatlösung während des Stromdurchganges
im Elemente zersetzt wird, fällt dem Ballnn die Aufgabe zu,
die Lösung konzentriert zu erhalten, indem er aus seinem Reserve­
vorrat stets neue Kristalle zur Lösung bringt.
Schließt man die beiden Pole des Elementes, so findet
durch den Stromdurchgang eine Zersetzung der Flüssigkeiten
und die Auflösung der Zinkplatte statt.
Die einzelnen Bestandteile der zerlegten Flüssigkeiten
bewegen sich in bestimmten Richtungen und zwar die metallischen
Teilchen (Metallionen) gegen die positive Elektrode, (Anode),
die Restverbindungen (Restionen) gegen die negative Elektrode,
die Kathode.
Man nimmt an, daß die in Bewegung befindlichen Teilchen
(Ionen) elektrisch geladen sind, die Metallionen positiv, die
Restionen negativ.
Der elektrische Strom in einem elektrolytischen Leiter
eines in sich geschlossenen Elementes besteht also aus einer
—
27
—
Doppelbewegung der Io n e n , der positiven zur A node, der
negativen zur K ath o d e.
Im M e id in g e r- sowie im D aniell-E lem ent spielt sich der
elektrolytische Vorgang folgendermaßen ab:
Am Kupferpol zersetzt sich die Kupfertriollösung (Cu S 0 4)
in Kupfer, Cu, und die Atomgruppe S 0 4 eigentlich S O 3-|-0.
W ährend das Kupfer in der Richtung zum Kupferpol wandert
und sich an demselben ansetzt, ohne eine stoffliche Veränderung
an demselben hervorzurufen, kann die Atomgruppe S O 4 für
sich allein nicht bestehen, sie muß mit einem anderen Stoff
eine Verbindung eingehen. Ja die Voraussetzung für die Zer­
setzung der Kupfersulfatlösung ist schon die Anwesenheit eines
Stoffes, welcher zu einer Verbindung geeignet ist. Die Atom­
gruppe wandert als Restion gegen die Anode, woselbst sich in
der gleichzeitigen Zersetzung der Schwefelsäure, die Möglichkeit
einer neuen Verbindung ergibt. Die Schwefelsäure (H 2 S 0 4)
wird in 2 H und in die Atompruppe S 0 ( zerlegt, wobei
letztere mit dem metallischen Zink der Elektrode, welches
nach dem Auflösungsprozesse den Weg zum Kupferpol nimmt
und daher dem gegen die Zinkelektrode wandernden S O 4
begegnet, eine Verbindung Zinksulfat (Zn S O 4) eingeht. Der
Wasserstoff, dessen Verhalten den Metallionen gleicht, nimmt
den Weg zur Kupferelektrode und begegnet der Atomgruppe
S O 4, welche von der Zersetzung der Kupfersulfatlösung
übrigblieb, verbindet sich mit derselben zu H 2 S O 4
(Schwefelsäure).
Während aus diesen Ursachen die Zinkvitriollösung stets
konzentrierter wird, bleibt die Kupfersulfatlösung von nahezu
gleichartiger Dichte, so lange im Reservoir noch Kristalle vor­
handen sind, und die Möglichkeit einer ungehinderten Auflösung
besteht. Solange diese Voraussetzungen nicht aufgehoben sind,
arbeitet das Element mit einer nahezu gleichmäßigen Spannung.
Es eignet sich daher für den Betrieb, von Uhren mit
vielen kurz hintereinander erfolgenden Stromschlüssen, wie
zum Betriebe der Sekundennebenuhren, Chronographenwerken
auf Sternwarten und zu anderen wissenschaftlichen Zwecken
etc., ferner zum Betrieb von Apparaten mit Ruhestrom, zu
28
welchen eine gewisse Art von Wächterkontrollapparaten zu
zählen ist.
Die Behandlung des Elementes besteht in einer der Be­
anspruchung des Elementes angemessenen Überwachung und
Kontrolle, ferner in dem zeitgerechten Reinigen und Füllen,
wobei man sich besonders Reinlichkeit zum Prinzip machen muß.
Diese bezieht sich auf die extremste Reinhaltung der ver­
wendeten Glasgefäße, insbesondere aber auch der Elektroden, Zu­
leitungsdrähten und Verbindungsklemmen, sowie auf die Ver­
wendung von nur chemisch reinen Materialien für den Elek­
trolyten und die Elektroden.
Der Zeitpunkt zur Reinigung der Elemente tritt spätestens
mit dem Verbrauch des Kupfervitrioles, welcher sich durch
das Glasgefäß leicht konstatieren läßt, oder mit der vor­
geschrittenen Auflösung des Zinkes ein, muß unter Umständen
aber auch schon früher erfolgen, wenn sich durch das
allmähliche Steigen der Kupfersulfatlösung am unteren Ende
des Zinkpoles ein Kupferring bildet.
Die Zinkelektrode wird durch Abschaben blank gemacht,
oder wenn sie stark zerfressen ist, durch eine neue ersetzt.
In beiden Fällen ist es vorteilhaft die Elektrode gut zu
amalgamieren. Zu diesem Zwecke wird sie vorerst in ver­
dünnter Salzsäure gebeizt, sodann wird mit einem in die
verdünnte Salzsäure (H CI) getauchten Wollappen Quecksilber
auf der Fläche verrieben, bis sie ein silberweißes Aussehen
bekommen. Dadurch wird, die Lebensdauer der Zinkelektrode
bedeutend erhöht. Auf gute Qualität der Zinkelektrode muß
peinlich geachtet werden, daher soll nur gewalztes oder
gezogenes Material zur Verwendung kommen, weil der Guß
gewöhnlich mit verschiedenen Beisätzen versehen ist, die durch
lokale Ströme zu rascher Abnützung führen.
Nach langem Gebrauche wird sich eine dicke Kupfer­
schicht am Kupferpole angesetzt haben. Das Ablösen derselben
ist sehr schwierig, so daß man gewöhnlich die ganze Elektrode
ersetzt. Das dadurch gewonnene Material ist wertvoll, da das
angesetzte Kupfer chemisch rein ist.
—
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—
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—
Zur Herstellung der Kupferelektrode bedarf man nur
eines dünnen Kupferbleches, weil sich dasselbe durch den
Niederschlag aus dem Salze während des elektrolytischen
Prozeßes ohnehin verstärkt. Will man das reine Kupfer bei
den Reinigungsarbeiten von der Elektrode ablösen, so nimmt
man statt der Kupferelektrode eine Bleielektrode, schließt das
Element einige Zeit vor dem Gebrauche kurz, wodurch sich
die Bleielektrode mit einer dünnen Kupferschicht überzieht,
und sodann wie eine Kupferelektrode wirkt. Das Element kann
dann so verwendet werden, als ob eine massive Kupferelektrode
eingesetzt wäre.
Zwecks Reinigung ist das angesetzte Kupfer sehr
leicht von der Elektrode zu entfernen, wenn man letzere
langsam nach allen Seiten biegt, weil sich der elektrolytische
Kupferniederschlag mit dem Blei nicht bindet.
Wenn von der Elektrode ein Bleistreifen zur Anschluß­
klemme führt, kann auch die Isolierung desselben gegen Säure
vermieden werden, weil Schwefelsäure das Blei nicht angreift.
Die zur Füllung verwendeten Kupfersulfatkristalle müssen
chemisch rein und dürfen nicht verwittert sein.
Man erkennt die gute Qualität an der rein blauen Farbe'Mit Eisen versetzte Kristalle sind grünlich, verwitterte gelblich
und an der Oberfläche zerfallen.
Am besten löst man das Kupfersalz in warmen Wasser
weil die Lösung dichter wird.
Mischt man Schwefelsäure mit Wasser, so wird eine ver­
hältnismäßig große Wärmemenge frei, welche bei Anwesenheit
von wenig Wasser dieses in Dampf verwandelt. Die Wasser­
dämpfe entweichen explosionsartig und reißen dabei oft Teile
der Schwefelsäure mit, welche zu schweren Beschädigungen
und Verätzungen führen können. Man gießt deshalb nicht das
Wasser in die Schwefelsäure, sondern läßt langsam letztere
ins Wasser tropfen.
Bei aufmerksamer Betreuung der Elemente -werden sich
manche Störungen durch zeitgerechtes Reinigen und Füllen
vermeiden lassen.
—
30
—
Das d e u tsc h e T e le g ra p h e n e le m e n t stellt eine ver­
einfachte Type des Meidinger Elementes dar. (Fig. 10.)
Fig.
10.
Hier entfällt der Glasballon, das Glasstandgefäß ist einfach
zylindrisch, der Zinkzylinder ist massiv und hängt mit
eingebogenen Füßchen am Rande des Glases. Das Unterende
desselben reicht bis ins halbe Gefäß hinunter. Am Boden liegt
eine Bleielektrode, in deren Mitte eine Bleisäule zur Klemme
außerhalb des Gefäßes führt. Die Kupfervitriollösung nimmt
die untere Hälfte des Glases ein, die verdünnte Schwefelsäure
die obere. Der Ersatz des verbrauchten Kupfersulfatesgeschieht durch Hineinwerfen von kleinen Kupfervitriolkristallen.
Diese Elemente, deren Eigenschaften sonst mit denen des
Meidinger Elementes übereinstiinmen, eignen sich also haupt­
sächlich dort, wo eine stete Überwachung möglich ist.
Einen wesentlichen Vorzug bildet die einfache und leichte
Herstellung dieser Elemente, ihre große Übersichtlichkeit und
leichte Zugänglichkeit.
Bei der Wartung des Deutschen Reichstelegraphenelementes
ist auf die Erhaltung der Konzentration der Lösung und auf
Gleichhaltung des Standes der Oberflächen der Flüssigkeiten
zu sehen.
Die Kupfersulfatlösung muß von rein blauer Farbe sein,
und bis ca. einen Zentimeter unter das Ende des Zinkpoles
reichen. Häufiges Nachfüllen von reinem Wasser ist notwendig.
Für.kleinere Anlagen in den Geschäftsräumen des Uhrmachers
—
31
—
ist dieses Element ebenso vorzüglich geeignet als für Anlagen
in welchem ständige W artung vorgesehen ist. Die Reinigung
und sonstige Behandlung ist wie bei dem Meidinger Element
vorzunehmen.
D as C u p r o n e le m e n t (Fig. 11). Die Elektroden dieses
Elementes bestehen aus einer Kupferoxydplatte von poröser
Beschaffenheit und einer Zinkplatte.
Fig.
11.
Die Flüssigkeit besteht aus einer 25° Ätznatronlösung der im
Verhältnis 1:100 etwas unterschwefligsaures Natron zugesetzt wird.
Das poröse Kupferoxyd gibt seinen Sauerstoff sehr leicht ab,
so daß der bei der Polarisation frei werdende Wasserstoff sich
sofort wieder verbinden kann. Die Stromstärke ist daher auch
bei andauerndem Stromschlusse unveränderlich, so daß dieses
Element diese Eigenschaft des Meidinger Elementes noch über­
trifft. Ein weiterer Vorzug ist die Möglichkeit sehr hohe
Stromstärken zu entnehmen, doch kommt diese bei der Ver­
wendung als Stromquelle in der Zeittelegraphie nicht in
Betracht.
Mit der Neufüllung des Elementes, welche vorgenommen
wi-rden muß, wenn sich Kristalle an den Gefäßwänden ansetzen,
wird auch die Oxydation der Kupferplatte wieder hergestellt,
—
32
—
welche sich im Laufe der chemischen Vorgänge zu reinem
Kupfer verwandelt hat.
Die Kupferplatten werden heraus genommen und mehrere Tage
an einem warmen Orte aufbewahrt, noch besser aber einer
Temperatur von 100 —150° ausgesetzt, wobei sie sich schon in
einigen Stunden rückbilden. Die Zinkplatten dürfen nur dann
gereinigt werden, wenn sich an ihnen Kristalle angesetzt haben.
Die Amalgamierung der Fabrik hält sonst bis zum Verbrauche
der Platte.
Das W edekind Elem ent (Fig. 12) ist dem Cupronelement
ähnlich. Der Kupferoxydbelag ist an dem eisernen Element­
gefäß in hierzu angebrachten Vertiefungen eingelassen. Die
1
1 J
Zinkelektrode in der Mitte des isolierenden Deckels angeschraubt.
Der Elektrolyt ist wie im Cupronelement, Natronlauge, en 25° B.
Die anfängliche Spannung ist wie beim Cupronelement
eine ziemlich hohe, sinkt aber rasch, um sich dann sehr
konstant zu halten. Die Ursache dieser Erscheinung soll darin
zu suchen sein, daß sich in den Poren des Kupferoxydes nach
dem Laden freier Sauerstoff befindet.
Die Behandlung des Wedekind Elementes ist eine ver­
hältnismäßig sehr einfache, da es zu seiner Ladung nur auf die
erwärmte Platte eines Ofens gestellt zu werden brauoht, wo die
Regeneration in 4—5 Stunden beendet ist.
—
33
Das Anwendungsgebiet ist das gleiche wie bei den übrigen
konstanten Elementen
Inkonstante Elemente.
Bei den Elementen des vorherigen Kapitels werden die
Polarisationserscheinungen durch die Anwendung eines zwei­
fachen Elektrolyten sofort im Entstehen aufgehoben. Diese
Elemente können daher für dauernde Stromabgabe und für
Stromschlüsse in den kürzesten Zeitintervallen und häufigster
Folge verwendet werden. Ihr einziger Übelstand ist die
durch Anwendung zweier Flüssigkeiten verursachte Kompliziert­
heit, ferner der Verbrauch des Zinkes bei Nichtbetrieb.
Die in k o s ta n te n E le m e n te weisen ihnen gegenüber Vor­
teile auf, wenn es sich um die Stromabgabe nach längeren
Zeitintervallen handelt, die Stromabgabe eine geringere sein
kann, und zwischen den einzelnen Stromschlüssen Pausen sind,
welche dem Elemente die nötige Regeneration gestatten.
Bei geringer Beanspruchung und der Verwendung von
gutem Material ist die Lebensdauer der Elemente eine ungemein
lange, sie bedürfen dann der Reinigung und Ersetzung ver­
brauchten Materials oft erst nach Zeitperioden von 2 Jahren.
Das bekannteste und verbreitetste dieser Elemente ist das
L e c la n c h e E le m e n t, welches in verschiedenen Ausführungs­
formen in den Handel kommt.
ln einem viereckigen Glasgefäß, dessen oberer Rand kreis­
rund verengt ist, (Fig. 13) steht der Kohlenpol in einem Ton­
zylinder von Braunstein, Manganhyperoxyd (Mn O 2), umgeben.
Die Kohlenelektrode wird aus Retortenkohle erzeugt, welche
dich als Rückstand eines Prozesses bei der Leuchtgasfabrikation
findet. Diese wird zerkleinert unter Beimengung von Koks
und eines Bindemittels unter dem Drucke hydraulischer Pressen
in Formen gepreßt.
Das Gemenge, welches die Kohlenelektrode C umgibt, besteht
aus Kokskörnern und reinem Manganhyperoxyd (Mn O 2), das
eine nadelartige Kristallform und Graphitglanz besitzen muß.
Es kommt unter dem Namen P y r o lu s it vor. Die Arbeits­
fähigkeit eines Elementes hängt in erster Linie von diesem
3
—
34
—
Stoffe ab, weshalb seiner Qualität die größte Aufmerksamkeit
gewidmet werden muß. Der poröse Tonzylinder (T), in welchem
dieses Gemenge untergebracht ist, besitzt zwei Öffnungen; eine
am oberen Rande des Zylinders und eine unten. Die obere
dient zur Zirkulation der Luft, welche zum Manganhyperoxyd
ungehinderten Zutritt haben muß. Beim Füllen des Elementes ist zu
sehen, daß die Oberfläche der Flüssigkeit unter dieser Öffnung steht.
Der Zinkpol (Zn) besteht aus einer gezogenen Stange,
seltener aus einem Zylinder und ist solide amalgamiert.
Als Erregerflüssigkeit dient eine Salmiaklösung (Chlor­
ammonium N H t CI), von deren Reinheit ebenfalls die Lebens­
dauer des Elementes abhängt.
Der elektrolytische Vorgang im Elemente besteht aus einer
Auflösung von Zink, jedoch nur während des Stromdurchganges,
ferner der Zersetzung des Elektrolyten, welcher die depolarisierende Wirkung des Pyrolusit folgt, wenn die Stromabgabe
keine ununterbrochene ist, bezw. die Mengen der zersetzten
Produkte keine zu großen sind.
Aus dem Elektrolyten wird Wasserstoff (H) ausgeschieden
und gegen den Kohlenpol getrieben, woselbst er sich mit dem
leicht aus Pyrolusit scheidenden Sauerstoff zu Wasser ver­
bindet (H, O). Diese Regeneration geht aber nicht sehr rasch
—
35
—
vor sich, so daß, wenn die Stromabgabe in kürzeren Zwischen­
räumen oder kontinuierlich erfolgt, sich Wasserstoffbläschen
an dem Tonzylinder ansetzen und eine, der Stromrichtung
entgegengesetzte Spannung erzeugen, wodurch der ursprüng­
liche Strom geschwächt wird, unter Umständen aber ganz auf­
gehoben werden kann.
Man sagt in diesem Falle, das Element ist erschöpft. Durch
längere Unterbrechung wird dem Depolarisator die Gelegenheit
gegeben, den ursprünglichen Zustand wieder herzustellen.
Im allgemeinen kann man bei guten Elementen auf 120
Kontakte in der Stunde gehen und hängt deren Zahl wesentlich
von der Dauer derselben und der verausgabten Stromstärke ab.
Um eine kräftigere Wirkung des Depolarisators zu erreichen,
verwendet man anstatt des porösen Tonzylinders einen Gespinst­
beutel, in welchem die Kohlenelektrode und das diese umgebende
Gemisch eingeschnürt ist. (Fig. 14.) Gummiringe, oder statt
deren auch eingezogene Glasperlen hindern die direkte Berührung
des Kohlenpoles mit dem zylindrischen Zinkpole. Beide stehen
Fig. 14.
in einem Glasgefäß, welches die Salmiaklösung enthält. Ein auf­
gepaßter Deckel, welcher Durchführungsöffnungen für den Kopf
der Kohlenelektrode und der Verbindung der Zinkelektrode enthält,
schützt vor Verunreinigung und raschem Verdunsten des Wassers.
3
*
—
36
—
Durch die Weglassung des Tonzylinders und die Ver­
größerung der Oberfläche des Zinkpoies wird der innere Wider­
stand des Elementes stark heruntergesetzt, die Stromstärke
dadurch erhöht. Sein Hauptvorzug liegt aber in dem Umstande,
daß dem Wasserstoff der Zugang zu dem Sauerstoff des
Depolarisators durch das Gewebe wesentlich erleichtert wird,
die depolarisierende Wirkung daher um ein Bedeutendes rascher
und intensiver stattfindet, als bei Elementen mit Tonzelle.
Die Behandlung dieser Elemente ist wesentlich leichter und
einfacher, als die der vorangegangenen. Auch.hier gilt als
oberster Grundsatz, größte Reinlichkeit walten zu lassen. Da
diese Elemente gewöhnlich aus einer Fabrik bezogen werden,
so hat man sich bei der Beschaffung derselben an eine
renommierte Firma zu wenden, welche genügende Garantien
für die Verwendung guten Materiales bietet. Dies umsomehr,
da man den zusammengesetzten Kohlenpol auf seine Haupt­
bestandteile nicht untersuchen kann, und gerade vom Depolari­
sator die Tauglichkeit des Elementes in hohem Grade abhängt.
Der Zinkpol wird aus gewalztem oder gezogenem Material
gefertigt und muß gut amalgamiert sein. Auch hierauf ist bei
der Anschaffung von Elementen gut zu achten, ist aber auch
bei Ersatz der verbrauchten Zinkpole einzuhalten.
Die Füllung des Elementes darf bei Verwendung von
Kohlenbeutel nur so hoch reichen, daß das obere Ende des
Beutels aus dem Wasser ragt. Die Kohle selbst, sowie der am
Zinkpol angenietete Draht sind strenge vor Feuchtigkeit und
insbesondere aber vor Berührung mit Salmiak zu schützen.
Am besten werden die Drähte mit Ausnahme jener Stellen, an
denen sie verbunden werden, mit einem soliden Lacküberzug
versehen, oder mit einer Paraffinschicht überzogen. Die
Salmiaklösung soll konzentriert verwendet werden, weil aber
durch Verdunsten des Wassers sich Salmiakkristalle ausscheiden und an Zink- und Kohlenpol sowie den Gefäßwänden
sich ansetzen, die Leistung des Elementes damit schwächend,
empfiehlt es sich, dann noch einen Zusatz von Wasser zu
geben. Das Auskristallieren soll auch ein kleiner Zusatz von
Zucker verhindern, sicher bleibt jedooh das Mittel, die Lösung
—
37
—
nicht zu stark zu machen und häufig für das verdunstete
Wasser neues nachzugießen. Beim Frischfüllen der Elemente
ist zuerst die Flüssigkeit ins Glas zu geben, und erst dann die
beiden Pole hineinzustellen, damit die Polenden nicht mit der
Lösung in Berührung kommen. Um eine Verdunstung des
Wassers zu verhüten, schüttet man auf die Oberfläche des
Elektrolyten ein wenig Vaselinöl, so daß dieser von der Luft
völlig abgeschlossen ist.
Die Reinigung und Füllung der Elemente erfolgt in kürzeren
oder längeren Zwischenräumen, je nach der Beanspruchung.
Ist eine größere Verunreinigung von außen nicht sichtbar, so
probiert man mit einem Meßinstrument die Spannung und
beginnt mit der Renovierung der Elemente, wenn die Span­
nungo ein Dgewisses Minimalmaß erreicht hat. Zur Konstatierung derselben muß die Batterie in gewissen Zeiträumen
untersucht werden.
Die Reinigung bezieht sich auf allenthalben an den
Elektroden und. am Glasgefäß haftenden Belag. Nachdem die
Füllung aus dem Gefäße entleert ist, wird man warmes Wasser
eingießen, welches den Belag löst, worauf durch Kratzen und
Ausspülen die Reste entfernt werden. Der Zinkpol wird
blank geschabt und amalgamiert, wenn nötig durch einen
neuen ersetzt.
Der Kohlenpol wird durch Auslaugen in warmem Wasser
und darauffolgendes Bürsten mit einer groben Bürste von
allen anhaftenden Belage gereinigt und möglichst im Sonnen­
schein getrocknet. Hierbei wird Sauerstoff aus der Luft
gezogen und das Pyrolusit in gebrauchsfähigen Zustand ver­
setzt. Auch die Klemmen sind einer gründlichen Revision
zu unterziehen und an den Berührungsstellen blank zu feilen.
Die Kohlen erhalten häufig an den Stellen an welchen die
Klemmen sitzen, einen galvanischen Kupferüberzug, so daß sie
einen innigen Kontakt mit diesen ermöglichen. In diesem
Falle ist auch hier der Kupferüberzug blank zu machen, im
anderen Falle die Kohle über einer Flamme zu trocknen.
Bei Verwendung von Tonzellen sind die Öffnungen zu
reinigen und der Zylinder nach der Reinigung gut aus-
—
38
—
zutrooknen. Eine weniger empfehlenswerte Form des Leclanche
Elements ist das B rik e tte le m e n t (Fig. 15)
Fig. 15.
Hier ist die Depolarisationsmasse in feste Form gepreßt
und als Platten an dem Kohlenkörper befestigt. Die feste
Form ist einer raschen Regeneration nachteilig, da die Be­
rührungspunkte hier weniger zahlreich sind als in der körnigen
Masse. Die Trockenelemente sind im Prinzipe den voran­
gegangenen Elementen sehr ähnlich, nur wird anstatt der
Flüssigkeit zur Erregung eine mit dem Elektrolyten versetzte
Masse aus Sägespänen, Gips und Ton, oder aber ein gallert­
artig geronnener Elektrolyt verwendet. Diese verschiedenen
Zusammensetzungen bilden ein Geheimnis der betreffenden
Fabriken, sind gleichwohl im Wesen so ziemlich dieselben.
Die damit erreichten verschiedenen Resultate lassen nur auf
die mehr oder minder große Sorgfalt bei der Auswahl und
Verarbeitung des Materials schließen.
Die äußere Form des Trockenelementes stellt gewöhnlich
ein 4 eckiges Prisma dar. Das Gefäß selbst ist aus Zinkblech
und naoh außen mit einem isolierenden Lacküberzug versehen.
Innen ist das Gefäß blank und soll amalgamiert sein. Es
stellt gleichzeitig die Zinkelektrode dar. (Fig. 16.) Die Kohle,
mit dem sie umgebenden Manganhyperoxyd ist in einem
Gespinnstbeutel und vom Boden des Gefäßes isoliert aufgestellt.
Den Zwischenraum zwischen Kohlen und Zink füllt die Erreger­
—
39
—
masse aus und oben ist das Element durch einen Pechüberguß
abgeschlossen.
Eine der bekanntesten Mischungen des Erregers ist, 20
Teile Wasser, 2 Teile Tonerdesulfat, 10 Teile Gips. Diese Masse
wird gut vermengt und mit der Erregerflüssigkeit, 20 Wasser,
10 Salmiak, versetzt.
Fig. 16.
Die bekannte Zierfus’sche Masse ist eine Gallerte, welche
entsteht, wenn man 2 Teile Wasserglas mit 3 Teilen verdünnter
Salzsäure mengt. Die Anwendung der Trockenelemente ist
weniger ökonomisch, wie die der vorangegangenen nassen
Elemente, weil eine Wiederherstellung dieser Elemente nach
gänzlicher Ausnützung unmöglich ist. Sie werden daher auch
nur dort verwendet, wo eine W artung der Batterie nicht
möglich ist und die Kosten der Neuanschaffung nicht in
Betracht kommen.
Im Übrigen ist ihre Anwendung möglich, wo ein Leclancheelement zur Stromabgabe genügen würde.
Das Hauck’sche Trockenelement besteht aus einem zylin­
drischen Zinkgefäß und einem Kohlenstab. Der Zwischenraum
wurde mit einer Mischung von Gips, Salzwasser und Chlorkalk
ausgegossen, das Element nach oben durch einen Gipsaufguß
geschlossen.
In diesem Elemente wirkt als Depolarisator der Chlorkalk,
welcher ungemein leicht Chlor abgibt, das sich mit dem frei­
werdenden Wasserstoff zu Chlorwasserstoff verbindet.
—
40
—
Sekundärelemenfe.
Die in den Primärelementen auftretende Erscheinung, das
durch den Elektrolyten ein „Umpolen" der Elektroden statt­
findet, wodurch der Strom geschwächt bezw. ganz aufgehoben
wurde, findet seine nützliche Anwendung in verschiedenen
Richtungen zum Teil als Stromquellen, (A kkum ulatoren)
zum Teile aber auch zur Verhinderung des Induktionsfunkens
an den Kontakten (Polarisationszellen). Letztere bestehen aus
Glasfläschchen, welche durch einen Gummi oder Korkstöpsel
solide verschlossen sind. Durch den Stöpsel führen zwei kleine
Platinbleche, die mittels zweier Drähte nach außen eine leitende
Verbindung erhalten. Die Flaschen sind mit angesäuertem
Wasser gefüllt. (Fig. 17). Verbindet man die beiden Pole mit
den Leitungsdrähten eines Elementes, so wird eine Zersetzung
der Flüssigkeit vor sich gehen, wobei sich Wasserstoff an der
einen Elektode der Polarisationszelle ansetzt und einen Gegen­
strom hervorruft. Dieser wächst und wird nach und nach so
stark, daß er den ursprünglichen Strom des Elementes ganz
aufhebt. Diese Eigenschaft macht die Polarisationszelle sehr
wertvoll, indem man sie zur Aufhebung des Induktionsfunkens
an den Kontakten verwendet. Die Art ihrer Schaltung und
Anwendung wird im Kapitel Kontakte ausführlich behandelt.
Fig. 17.
Schließt man von der Polarisationszelle die beiden Element­
drähte ab und verbindet die beiden Pole der Zelle, so wird der
Zustand der Zelle eine neue Veränderung erfahren, indem die
chemische Wirkung des zersetzten Elektrolyten neuerdings
—
41
eine Bewegung der Elektronen in der Zelle hervorruft, worauf
in der Verbindungsleitung ein Strom zirkuliert, der dem
Ladestrom der Polarisationszelle entgegengesetzt gerichtet ist.
Hierbei geht die Rückformung des Elektrolyten der Polarisations­
zelle in seine ursprüngliche chemische Gestalt vor sich.
Von dieser Erscheinung wird in der heutigen Elektro­
technik eine ausgedehnte Anwendung gemacht.
Derartige Elemente welche in ihrer ursprünglichen Gestalt
keinen Strom abzugeben vermögen, weil in dieser Zusammen­
setzung keinerlei chemische Veränderung vor sich geht, heißen
A k k u m u la to re n , weil sie elektrische Energie in chemischer
Arbeit aufspeichern können und durch die chemische Rück­
bildung wieder elektrischen Strom abgeben.
Da die Art der P o lä r is a tio n s z e lle n dem praktischen
Bedarf als Akkumulator (Fig. 18) nicht genügt, so werden
eigene Elemente gebaut, bei welchen die Elektroden nicht durch
die an Metallplättchen angesetzten Gase hergestellt werden,
sondern durch die Umwandlung von Metalloxyden, welche in
einem Elektrolyten stehen, der keine schädlichen Nebenwirkungen
auszuüben vermag.
Fig. 18.
Der von P la n te erfundene Akkumulator besteht aus zwei
Bleioxydplatten, welche sich in verdünnter Schwefelsäure
befinden. Bei Stromdurchgang geht der Sauerstoff der einen
—
42
—
Platte auf die andere über, diese in Bleisuperoxyd verwandelnd,
während die erste Platte zu reinem Blei reduziert wird.
Zwischen dem Bleisuperoxyd und der Bleiplatte besteht
eine bedeutende Potentialdifferenz, welche infolge ihrer Spann­
kraft die kräftige Scheidung der Elektrizitätsteilchen hervor­
ruft, wenn durch eine leitende Verbindung diesen die Be­
wegungsmöglichkeit geboten wird.
Die Spannkraft eines solchen Sekundärelementes beträgt
durchschnittlich 2 Volt, also ungefähr das doppelte eines
Primärelementes.
Die Bleioxydakkumulatoren werden aus zwei gegitterten
Bleiplatten hergestellt, deren Zwischenräume mit Mennige einem
Gemenge von Bleioxyd Pb O und Bleisuperoxyd (Pb 0 2)
welches mit der Formel P b 3 O 4 bezeichnet wird, ausgefüllt sind.
Der elektrische Vorgang, welcher sich bei der ersten
Ladung abspielt, besteht in einer Zersetzung der Schwefelsäure.
h 2 s o 4 = h ,,- |- o + s o 3
Der frei werdende Wasserstoff bindet sich mit einem Teil
Sauerstoff der negativen Platte zu Wasser.
H 2 - f Pb 3 0 4 = II „ O - f 3 Pb O,
wobei die negative Elektrode zu Bleioxyd reduziert wird.
Die Atomgruppe S O 3 kann für sich nicht bestehen,
sondern zieht aus der verdünnten Schwefelsäure Wasser heraus,
mit welchem es sich zu Schwefelsäure verbindet.
H20 + S 0 3 = H2S 0 4
Es bleibt also das freie Atom Sauerstoff, welches den Weg
zur positiven Elektrode nimmt und sich mit den Mennige zu
Bleisuperoxyd und Bleioxyd verbindet.
P b 3 0 4 + O = 2 Pb O t - f Pb O
Bei der ununterbrochenen Fortsetzung der Elektrolyse
gehen neue Wasserstoffatome zur negativen Elektrode, die das
Bleioxyd vollständig zu Blei reduzieren, wobei wieder Wasser
gebildet wird.
Pb O -(- H 2 = H s O + Pb
Die dabei erfolgte Zersetzung der Schwefelsäure war
wie vorhin:
HjSO^H.+O-j-SO,
—
43
—
Während sich nun die Atomgruppe S O 3 durch Entziehung
von Wasser aus dem Elektrolyten wieder in Schwefelsäure ver­
wandelte, diese dadurch immer mehr und mehr konzentrierend,
geht der Sauerstoff zur positiven Elektrode und verwandelt
das restliche Bleioxyd dort in Bleisuperoxyd.
Pb O + O = Pb 0 2
Die Entladung geht unter Bildung von Bleisulfat vor sich.
Nach der vorhin beschriebenen Formierung des Elementes hat
sich die Mennige an der einen Elektrode in grauen, porösen
Bleischwamm verwandelt, während die zweite Elektrode zu
Bleisuperoxyd mit bräunlicher Farbe umgebildet wird. Die
elektrolytische Lösung, aus verdünnter Schwefelsäure bestehend,
ist dabei bedeutend konzentrierter geworden. Wir haben also
bei der chemischen Rückbildung wenn das Element zur Strom­
abgabe geschlossen wurde, mit folgenden chemischen Ver­
bindungen zu rechnen: Bleisuperoxyd als positive Elektrode,
Schwefelsäure als Elektrolyt und reines Blei als negative
Elektrode.
Die Rückbildung erfolgt in der Art, daß sich der aus den
Elektrolyten ausscheidende Wasserstoff an die Bleisuperoxyd­
platte ansetzt und unter Bildung von Wasser diese zu Blei­
oxyd reduziert.
Pb O , + H 2 = H 2 O + Pb O
Die Schwefelsäure ist demnach zerlegt worden in die
Atomgruppe S 0 3, freiem Sauerstoff und Wasserstoff:
H2 S 0 4 = H2+ 0 + S03
Die Atomgruppe S O 3, die nicht frei bestehen kann, ver­
bindet sich mit dem Bleioxyd und bildet sich zu Bleisulfat um.
P b O - f S 0 3, = P b S 0 4
Der Sauerstoff wandert zur reinen Bleiplatte, an welcher
sich unter Einfluß der Schwefelsäure (H 2 S O 4) Bleisulfat
und Wasser bildet.
Pb - f H* S 0 4 + O = P b S 0 4 + H g O
Das Bleisulfat geht nicht in die Lösung über, sondern
bedeckt die beiden Bleiplatten, wobei dann die Stromabgabe
nach und nach aufhört.
—
44
—
Die neuerliche Ladung findet dann so wie die folgenden
statt. Zu bemerken ist, daß durch die Bildung von Bleisulfat,
die Konzentrierung der Schwefelsäure geringer geworden ist.
Der Ladeprozeß ist nun ein umgekehrter, indem sich durch
die Elektrolyse, der an der positiven Elektrode auftretende
Sauerstoff mit dem Bleisulfat und Wasser zu Schwefelsäure
und Bleisuperoxyd verbindet, der Wasserstoff an der negativen
Elektrode aber für das ausscheidende Blei im Bleisulfat ein­
setzt, so daß an dieser Elektrode reines Blei entsteht und
Schwefelsäure.
Die verdünnte Schwefelsäure wird daher durch Zuschuß
von Schwefelsäure konzentrierter.
Bei der Ladung ist die positive Platte des Akkumulators
mit dem positiven Pole der Ladestromquelle zu verbinden und
die negative Platte (reines Blei) mit dem negativen Pole der
Stromquelle. Akkumulatoren selbst herzustellen ist nicht
empfehlenswert, da hierzu reiche Erfahrungen gehören und
von deren richtigen Anwendung eben die Qualität dieser
Stromquellen abhängt. Die Erzeugung derselben wird in
größeren Fabriken gepflogen, denen alle wissenschaftlichen
und technische Hilfsmittel zu Gebote stehen, das Beste zu
erreichen. Trotzdem sollen im Nachfolgenden die Haupt­
momente der inneren Einrichtung gegeben werden, um im
Falle einer Reparatur das nötige Verständnis vermitteln
zu können.
Für die Brauchbarkeit eines Akkumulators ist es Grund­
bedingung, daß das Herausfallen des schwammigen Bleisuper­
oxydes und Bleies aus den Platten verhindert wird, weil
dadurch Kurzschluß zwischen den Platten entsteht, der den
Akkumulator stark beschädigt. Die verschiedenen Fabriken
haben daher durch die Wahl einer geeigneten Form diesen
Übelstande abzuhelfen versucht.
Der Correns Akkumulator besitzt Bleiplatten, welche eine
gitterförmige Form haben und aus je zwei miteinander ver­
bundenen Platten bestehen, deren Gitter nach innen zu schmal­
45
—
kantig werden, so daß die dazwischen eingezwängte aktive
Masse nicht herausfallen kann. (Fig. 19)
Die positiven Platten werden mit Mennige, die negativen
Platten mit Bleiglätte formiert. Die Platten besitzen oben,
links und rechts je einen Ansatz, mit dem sie auf dem Glas­
gefäß aufliegen. Die Platten werden so eingestellt, daß jede
positive Platte von zwei negativen umgeben ist, zwischen je
zweien ist ein isolierendes mit Paraffin imprägniertes Brettchen
dazwischen gelegt, um die Berührung und den damit auf­
tretenden Kurzschluß zu verhindern. (Fig. 20 und 21.) Die
Tudor-Akkumulatoren besitzen Bleiplatten, die, um eine möglichst
große Oberfläche zu erhalten, mit tiefen, zahlreichen Keilnuten
versehen sind. Das Verfahren der Formierung wird bei den
Platten wie im Planteprozesse vorgenommen, indem durch
öfteres Laden und Entladen die positive Bleiplatte in Bleisuper­
oxyd überführt wird. Da dieser Prozeß ein ungemein lang­
samer ist, wird er n cht vollständig fertig geführt, sondern in
die Nuten aktive Masse eingestrichen, welche in der Zwischen­
zeit als Elektrode dient. Durch den öfteren Lade- und Entlade­
prozeß formiert sich die unter der Masse befindliche Bleiplatte
in genügender Tiefe und kann nach dem in einiger Zeit vor
46
—
sich gehenden Herausfallen der künstlichen Masse, für diese die
Funktion übernehmen.
Fig. 20.
Fig. 21.
Eine ähnliche Form zeigen auch die positiven Platten der
Hagener Akkumulatoren (Fig. 22), während die negativen
Platten aus einem weitmaschigen Gitter bestehen, dessen
Zwischenräume mit Bleischwamm ausgefüllt sind. Um das
Herausfallen des Bleischwammes zu verhindern, der mit der
Zeit sein Volumen vermindert, werden ihm Stoffe beigemengt,
welche ein Quellen verursachen. Die negative Platte erhält
außerdem noch einen Schutz durch eine aufgelegte perforierte
Bleiplatte.
Wo eine Akkumulatorenbatterie in Verwendung kommt,
ist bei den Revisionen ein stetes Augenmerk auf die Formierung
der Platten zu richten, damit von hier aus keine größere
Störung eintreten kann. Elemente, in welchen die Masse der
Platte lose geworden ist, müssen unverzüglich abgeschaltet und
die Neuformieruug vorgenommen werden. Daher ist es notwendung, bei Verwendung von Sekundärelementen stets eine
Reservebatterie vorzusehen.
—
47
—
Die Platten selbst müssen derart in den Standgefäßen
untergebracht werden, daß sie den Boden nicht berühren,
Fig. 22.
sondern noch einen reichlichen Zwischenraum zwischen ihrem
unteren Ende und dem Boden des Gefäßes lassen, damit die
eventuell herausfallende Masse keine leitende Verbindung herstellen kann.
Aus diesem Grunde werden an den Platten oben zwei
Ansätze angegossen, welche am Rande des Gefäßes aufliegen,
und die Platten schwebend erhalten. Um das Berühren und
einen dadurch hervorgerufenen Kurzschluß zu verhindern,
werden die einzelnen Platten entweder durch Glas, Hartgummi
oder Holzstäbe, die mit Paraffin imprägniert sind, auseinander­
gehalten.
Ein wesentlich einfacher chemischer Prozeß findet im
Edison-Akkumulator statt. (Fig. 23.)
Die beiden Elektroden dieses Sekundärelementes bestehen
aus Briketts, die aus pulverisiertem Eisenoxydul Fe O bezw.
48
—
pulverisiertem Nickeloxyd Ni, Ü 3 bestehen. Da die Briketts
allein nicht haltbar wären, werden sie in gepreßte Formen aus
Fig. 23.
dünnem Stallblech eingelegt (Fig. 24) und unter großem Drucke
mit diesen verbunden.
lilllj
Fig. 24.
Der Elektrolyt ist K alila u g e K O H (21%), die durch
den Stromdurchgang zersetzt wird, wobei sich der Sauerstoff
an der Niokelelektrode mit dieser zu Nickelsuperoxyd verbindet.
Das Eisenoxydul an der Eisenelektrode wird reduziert, wobei
der Sauerstoff wieder in den Elektrolyten eintritt und diesen
herstellt.
—
49
—
Der Elektrolyt bleibt also unverändert und die Veränderung
beschränkt sich auf die beiden Elektroden.
Bei der Entladung wird durch die Zersetzung der Kalilauge
das Eisen oxydiert, während die Reduktion des Nickelsuperoxydes
den Elektrolyten wieder herstellt.
Ladeprozeß:
Fe 0 - f 2 K H O = Fe - f H2 0
Kjj O - f 0
Ni2 O 3 4~ 0 — 2 Ni Oo
H 2 0 + K2 0 = 2 K H O
Entladeprozeß:
2 Ni 0 2 - f 2 K H 0 = Ni2 0 3 + O - f H2 O + K2 O
Fe 4" O = Fe O
H2 O + K2 0 = 2 K H 0
Die Spannung der Edisonakkumulatoren ist kleiner als jene
der Bleiakkumulatoren, sie beträgt 1.25 Volt. Der Nutzeffekt steht
mit ersteren auf ungefähr derselben Höhe, wird aber häufig als
kleiner bezeichnet.
Das Gewicht der Edisonelemente ist kleiner und die äußere
Austattung gefälliger. Auch die ganze Bauart ist viel gedrängter
gehalten, da die Flüssigkeitsmenge, weil mit ihr keinerlei Ver­
änderung vorgeht, bedeutend geringer sein kann.
Das Läden der Akkumulatoren, ihre Zusammenstellung zu
Batterien, werden in einem gesonderten Kapitel, den Stromquellen
durchgenommen.
Saunier Lehrbuch der Uhrttiacherei Bd. 5.
4
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50
—
Die Gesetze des elektrischen Stromes.
Verbindet man die beiden Pole eines galvanischen Elemen­
tes mit einem guten Leiter, so wissen wir, daß in diesem Momente
in dem Elemente Veränderungen vorgehen und solange anhalten,
als die leitende Verbindung der beiden Pole dauert und der
stoffliche Zustand der Elemente unverändert bleibt.
Daß aber nicht nur im Elemente selbst Veränderungen vor­
gehen, sondern auch der Leiter seinen ursprünglichen Zustand
nicht beibehalten hat, beweist uns der Versuch, den wir früher
mit der Magnetnadel gemacht haben.
Die Veränderungen im Elemente haben wir im vorangehenden
Kapitel ausführlich kennen gelernt und erfahren, daß sie vor­
nehmlich in der chemischen Umwandlung der Stoffe bestehen, daß
aber mit dieser gleichzeitig eine Bewegung der Elektronen erfolgte,
als Wirkung der in elektrische Spannkraft umgewandelten
chemischen Energie, die eine Scheidung der Elektronen hervor­
brachte.
Während aber ein Teil der chemischen Arbeit geleistet
werden kann, auch dann, wenn , die beiden Elektroden keine Ver­
bindung haben, wird eine Bewegung der Elektronen erst durch
diese verursacht.
Die chemische Energie wird durch Umwandlung in elek­
trische wohl eine Scheidung der Elektronen bewirken, wobei die
eine Art derselben in der Platte angesammelt, die andere in die
Flüssigkeit gestoßen wird, es kann sogar, wenn die Menge der
getrennten Teilchen eine entsprechend große ist, ein Ausgleich
unter Wärmeentwicklung von statten gehen (Versuch, Auflösen
einer Zinkplatte in Salzsäure), damit ist aber die Bewegungsniöglichkeit schon abgeschlossen.
Verbindet man dagegen die beiden Elektroden mit einem
Metalldraht, so werden die gleichnamigen Elektronen, im Bestreben
einander zu fliehen, den Weg aus den Metallplatten in den Leiter
nehmen, und an der entgegengesetzten Elektrode einen Ausgleich
mit den ungleichnamigen eingehen. Da dies an beiden Elektroden
der Fall ist, so wird im Leiter eine zweifache Bewegung der
Elektronen stattfinden, die sich gegenseitig kreuzen.
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51
—
Um Komplikationen zu vermeiden, spricht man immer nur
von einem Strome und meint damit den vom positiven Pole aus­
gehenden.
Als nächste Voraussetzung für das Bestehen eines elektrischen
Stromes gilt also die Bedingung, den Elektronen einen W eg zur
ungehinderten Bewegung, das ist zum gegenseitigen Ausgleich
zu bieten.
Ein e le k tris c h e r S tro m e n ts te h t a lso d a n n , w en n in
einem g e s c h lo s s e n e n W eg e v o n g u te n L e ite rn an e in e r
S te lle eine S p a n n u n g s d iffe re n z h e rrs c h t.
Die Elektronen werden durch diese Scheidungskraft aus­
einandergetrieben, wodurch sie über den geschlossenen Leiter
wandern und sich am entgegensetzten Pole mit den ungleich­
namigen Elektronen ausgleichen.
Die Spannungsdifferenz stellt uns irgend eine Art von Strom­
quelle her, der geschlossene Leiter führt durch die Leitungsan­
lagen, Kontakte und Apparatspulen, in welchen die uns dienliche
Umwandlung des elektrischefi Stromes in mechanischer Energie
erfolgt.
Aus dieser geschlossenen Kette, mit Rücksicht auf den Um­
stand, daß wir den Strom in ununterbrochener Folge für die
Zwecke der Zeittelegraphie nicht verwenden können, ergibt sich,
daß jede Zeittelegraphenanlage in ihrer einfachsten Form aus der
Stromquelle, den Leitungen, den Kontakten (Unterbrechern) und den
Apparaten zur Umwandlung der elektrischen Energie in mecha­
nische bestehen muß.
Die Strömung der Elektronen erfolgt bezüglich ihrer Kraft,
ihrer Menge und Geschwindigkeit nach bestimmten Gesetzen.
Die elektromotorische Kraft.
Die Spannung oder elektromotorische Kraft, jene Kraft, die
wir bei den Versuchen schon kennen gelernt haben, welche die
Bewegung der Elektronen verursacht, hängt von der Größe der
Differenz ab, mit welcher die beiden Pole im entgegengesetzten
Sinne geladen sind. Da die Elektronen bestrebt sind, durch
Vereinigung der ungleichnamigen, den elektrischen Gleichgewichts­
zustand herzustellen, muß das Bestreben ein umso intensiveres
sein, je weiter sie vom Gleichgewichtszustände entfernt sind.
4*
—
52
—
Fig. 25.
Es lässt sich dies sehr leicht an einem einfachen Beispiel
zeigen. Wenn wir zwei Wassergefäße nehmen, deren unterer
Teil durch eine Röhre verbunden ist, (Fig. 25) und die Gefäße
mit Wasser füllen, so zwar, daß in dem einen der Wasserspiegel
bedeutend höher steht, als in dem anderen, so wird die Flüßigkeit solange aus dem ersten Gefäße durch das Rohr in das zweite
strömen, bis die Wasserspiegel gleiche Höhe erreichen.
Der Druck der im Querschnitte a b des Komunikationsrohres in der Richtung des fließenden Wassers herrscht, wird im
selben Grade abnehmen, als die Höhendifferenz der beiden
Wasserspiegel kleiner wird, und in dem Momente null sein, wenn
die Niveaus auf gleicher Höhe stehen.
Dies läßt sich einfach wahrnehmen durch die veränderliche
Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser steigt, beziehungsweise
fällt. Da der Widerstand des Rohres, welcher der Bewegung
des Wassers entgegengesetzt wirkt, unter allen Umständen der
gleiche bleibt, bei gleichem Drucke also gleiche Geschwindigkeit
des strömenden Wassers herrschen müßte, ist die Annahme
richtig, daß der fallende Druck des Wassers, welcher den Aus­
gleich hervorbringt, an der verzögerten Geschwindigkeit desselben
schuld ist, also mit Abnahme iLr Höhendifferenz der Oberflächen
kleiner wird.
In diesem Beispiele finden wir Erscheinungen wieder, die
uns bei den inkonstanten Elementen schon vorgekommen sind.
Vergleichen wir die Höhenlagen der Wasserspiegel mit dem
Potential der Elektroden und verfolgen die Stärke der Spannung,
die wir mit dem Drucke des fließenden Wassers in dem Rohre
vergleichen, so läßt sich bei beiden eine Abnahme feststellen, die
—
53
—
mit der Dauer der Bewegung zunimmt und schließlich gleich null
wird.
Die Ursache dieser Erscheinungen liegt bei den kommuni­
zierenden W assergefäßen in dem Steigen des W asserspiegels auf
der einen Seite, wodurch der Gegendruck dieser Flüssigkeitssäule
immer wächst und schließlich so groß wird, daß er dem Drucke
der anderen Säule entspricht, und die Bewegung des W assers
aufhört. Dies geschieht in dem Momente, in welchem die Ober­
flächen beider Flüssigkeitssäulen die gleiche Höhe erreicht haben.
Beim inkonstanten Elemente werden durch die gemeinsame
Bewegung der Elektronen Teilchen des zersetzten Elektrolyten an
die Elektroden abgelagert, woselbst sie eine elektrische Erregung
hervorrufen, die dem ursprünglichen Strom entgegengesetzt ge­
richtet ist. Also auch hier wird ein stets wachsender Gegendruck
erzeugt, der wie im analogen Beispiele die Größe des erst vor­
handenen Druckes erreicht und dann das Strömen der Elektrizität
verhindert. W ürde man an dem einen Gefäße einen regulierbaren
Auslauf anbringen, so daß der W asserspiegel trotz des zuströ­
menden W assers in gleicher Höhe bleibt, ferner das W asser in
dem Gefäße mit hohen W asserstand im Maße des ablaufenden
W assers ergänzen, so wird, trotz steter Bewegung des W assers
der Druck in dem Verbindungsrohre gleich bleiben.
Damit ist uns ein Bild der Vorgänge in den konstanten
Elementen gegeben, da in letzteren auch die auftretende Zer­
setzungsprodukte welche Polarisationserscheinungen hervorrufen
würden, unschädlich gemacht werden.
Verändert man das Niveaus der Wasserflächen, so wird mit
dem Steigen der Differenz der Druck größer, mit dem Fallen
derselben der Druck kleiner und wird sich solange konstant er­
halten, als die Differenz beibehalten bleibt.
Macht rr^an also die Differenz zweimal so groß, so wird auch
der Druck des fließenden W assers zweimal so groß werden.
Versuchen wir dies an unseren Elementen und schließen
zwei Elemente zusammen, indem wir den positiven Pol des einen
mit dem negativen des ändern verbinden, und schalten zwischen
den beiden freien Polen ein Messinstrument ein, so findet sich,
dass die Spannkraft jetzt zweimal so groß ist, als sie früher war.
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54
—
Es werden unter der Scheidungskraft der negativen Elektrode
die positiven Elektronen durch die Flüssigkeit des Elementes zur
positiven Elektrode wandern. Dortselbst herrscht neuerdings eine
Scheidungskraft zwischen der Flüssigkeit und der positiven Elek­
trode, sö daß die positiven Elektronen aus der positiven Elektrode
durch den Kraftstoß der von der negativen Platte ausgeht, ver­
mehrt um die Scheidungskraft zwischen Flüssigkeit und positiver
Platte in dem Verbindungsleiter zum anderen Elemente wandern.
Der Spannungsunterschied zwischen dem negativen Pole
des Elementes und dem Verbindungsleiter ist — wenn wir vor­
läufig von den Widerständen absehen — daher gleich der
Spannungsdifferenz zwischen der negativen Elektrode und der
Flüssigkeit, vermehrt um die Spannungsdifferenz zwischen der
Flüssigkeit und der positiven Elektrode. Die Summe dieser beiden
Spannungsdifferenzen ist nun jene Kraft, mit welcher die positiven
Elektronen durch den Verbindungsdraht in die negative Elektrode
des zweiten Elementes gelangen- Da hier eine neuerliche
Scheidungskraft wirkt, so werden die positiven Elektronen, welche
ohne das Vorhandensein derselben, mit einer vom ersten Elemente
verliehene Kraft durch das zweite Element gewandert wären, mit
einer um die Scheidungskraft des negativen Poles vermehrten
Kraft ihren Weg durch die Flüssigkeit zum positiven Pole nehmen.
Hier besteht neuerdings eine Spannungsdifferenz zwischen Flüßigkeit und Elektrode, weshalb auch hier eine Kraftvermehrung eintritt. Die Höhe des Spannungsunterschiedes zwischen dem freien
negativen Pole des ersteren Elementes und dem freien positiven
Pole des zweiten, beträgt daher das zweifache von jenem, eines
einzelnen Elementes.
Schließt man daher eine Batterie von mehreren Elementen
in der vorherbeschriebenen Weise hintereinander, so wird die
Spannungsdifferenz der beiden freien Pole das sov Vielfache be­
tragen, als Elemente hinter einander geschlossen wurden.
Diese Schaltungsart, bei welcher immer zwei ungleichnamige
Pole der Elemente verbunden werden (Fig. 26), so daß die freien
Pole des ersten und letzten Elementes wieder ungleichnamig sind,
heißt Schaltung auf Spannung, Hintereinanderschaltung oder
Serienschaltung.
—
55
—
Fig. 26.
Anders verhält es sich, wenn wir zwei Elemente mit den
gleichnamigen Polen verbinden. (Fig. 27.) Wir messen die Span­
nung und finden, daß sie die gleiche Größe beibehalten als jedes
einzelne Element für sich gemessen zeigte.
Fig. 27.
Man versinnbildlicht sich dies an zwei Gefäßen, welche durch
ein Verbindungsrohr mit zwei anderen Gefäßen kommunizieren
(Fig. 28). Wenn wir analog unserem ersten Beispiele den Druck
des strömenden W assers in seiner Bewegungsrichtung im Ver­
bindungsrohre messen, finden wir, daß er bei gleicher Niveau­
differenz nicht größer ist, als wenn man das eine Gefäß durch
Hähne verschließt.
Fig. 28.
In den Elementen werden durch die Scheidungskraft die
positiven Elektronen von der negativen Platte ab- und in die
Flüssigkeit gestossen, wo sie zur positiven Elektrode wandern.
Hier wird also die Spannung noch dieselbe sein, wie an der
—
56
—
negativen Elektrode. Diese Spannung bewirkt die Weiterbewegung
der Elektronen, wird aber noch um die zwischen der positiven
Elektrode und der Flüssigkeit wirkenden Spannkraft vermehrt.
Bis hierher stimmt der neue Fall mit dem zuerst erläuterten voll­
ständig überein. Die Elektronen werden also in den Verbindungs­
leitern mit einer Spannkraft bewegt, die eben der.Spannungs­
differenz der beiden Elektroden entspricht.
Während aber im ersten Falle, bei H in tere in a n d er­
sc h a ltu n g die Spannung vor der nächstfolgenden Elektrode des
zweiten Elementes schon diejenige des ersten war, sich also im
zweiten Elemente vermehren mußte, ist bei der zuletzt angeführten
Schaltung die Spannung hinter der zweiten Elektrode gleich der Ele­
mentspannung und führt die Elektronen zu dem zweiten Pole mit
der niederen Spannung zurück. Es werden also auch bei der
Parallelschaltung von x Elementen, alle x Verbindungsdrähte zu dem
Pole niederer Spannung zurückkehren, wodurch die Spannungs­
differenz nicht größer werden kann.
S tro m s tä rk e (Strommenge).
Anders verhält es sich mit der Menge der Elektronen. Und
hier stimmt unser Beispiel wieder mit der Analogie, den W asser­
gefäßen überein.
Der Druck in dem Verbindungsrohre ist, wie wir schon fest­
gestellt haben, der gleiche geblieben, auch wenn das Wasser aus
beiden Gefäßen durch dasselbe rann. Da nun die Menge des
durchströmenden W assers von dem Drucke abhängt, so ist es
natürlich, daß auch die durchfließenden Wassermengen dieselben
geblieben sind. Ein Rückschluß lehrt uns nun, daß, da die Wasser­
menge aus zwei Gefäßen kam, die jedem einzelnen Gefäße ent­
nommene Wassermenge die Hälfte des Quantums ausmachen muß,
als wenn das Wasser nur aus einem Gefäße gefloßen wäre.
Hier stimmt das Verhalten der Elemente mit dem herangezogenen
Beispiel vollständig überein. Die Mengen der Elektronen werden
zwei Elementen entnommen, weshalb die Hälfte der Menge jedem
einzelnen Elemente zukommt.
Man kann daher bei dieser Schaltung die zu entnehmende
Elektrizitätsmenge mit der Zahl der Elemente vervielfachen, bezw.
die Lebensdauer von Elementen bei Entnahme geringerer Strom­
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57
—
stärken, wenn deren Verwendungsdauer von den entnommenen
Strommengen abhängt, um das Vielfache verlängern als die Zahl
der parallel geschlossenen Elemente beträgt.
Diese Art der Schaltung wird als P a r a l l e l s c h a l t u n g be­
zeichnet.
Widerstand.
Verbinden wir die beiden W assergefäße durch ein überall
gleichweites Rohr, dessen innerer Querschnitt größer ist als der
des früheren Rohres, so wird bei gleichem Drucke in der gleichen
Zeit mehr W asser durchlaufen als früher. W ir können uns das
im Rohre befindliche W asser aus unzähligen W asserfäden kleinsten
Querschnittes zusammengesetzt vorstellen. Von diesen W asser­
fäden gehen natürlich in ein weites Rohr mehr als in ein enges,
und da auf.die Einheit des Querschnittes eine bestimmte Anzahl
solcher W asserfäden kommen, wird sich die Zahl derselben in
verschiedenen Rohren wie ihre Querschnitte verhalten.
Die Geschwindigkeit der Fortbewegung dieser W asserfäden
ist bei gleichem W asserdruck dieselbe, und hängt nicht vom Quer­
schnitte ab, dagegen wächst sie wenn der Druck stärker wird
und nimmt ab wenn der Druck kleiner wird.
Die Menge des ausströmenden W assers in einer bestimmten
Zeit hängt also von der Zahl der W asserfäden und deren Ge­
schwindigkeit, beziehungsweise deren Druck ab. Dieselben Ver­
hältnisse finden wir bei der Fortpflanzung des elektrischen Stromes
im Leiter. Bei gleicher Spannung (Druck) wird sich im Leiter
mit größerem Querschnitte die größere Strommenge (Zahl der
W asserfäden) fortbewegen, im gleichartigen Leiter mit kleinerem
Querschnitte auch die kleinere. Das Verhältnis der S tr o m s tä r k e —
die bewegliche E le k tr i z itä ts m e n g e wird mit S tr o m s tä r k e
oder I n t e n s i t ä t bezeichnet — ist dasselbe wie das der Quer­
schnitte bei Leitern aus gleichem Material, d. h. mit gleichen
spezifischen Leitungsvermögen und bei gleicher Spannung in der­
selben Zeit.
Da die Stromstärke sowie die Zahl der W asserfäden kleiner
werden, wenn der Querschnitt des bezüglichen Leiters geringer
wird, so sagt man, rücksichtlich des E l e k tr i z itä ts le ite r s , sein
W id e r s ta n d g e g e n d ie F o r tp f la n z u n g d e r E le k tr i z itä t
w ä c h s t, w e n n s e in Q u e r s c h n itt k le in e r w ird .
—
58
—
Der Widerstand eines Leiters hängt aber auch von seiner
stofflichen Beschaffenheit und seiner Länge ab. Er wird größer
mit der Länge, und nimmt auch mit derselben ab.
Den Widerstand, welcher durch die stoffliche Beschaffenheit
des Leiters hervorgerufen wird, heißt man spezifischen Wider­
stand. Er stellt das reziproke Leitungsvermögen dar.
Wir haben bereits am Anfänge dieses Teiles des Buches
von der Eigenschaft verschiedener Materialien, die Elektrizität fort­
zupflanzen, gesprochen und gefunden, daß diese Eigenschaft
nicht allen Stoffen zukommt. Einige Stoffe wie Glas, Harz, Hart­
gummi etc. leiten den Strom nicht, weil die Elektronen zwischen
den Molekülen fest eingelagert sind. Andere Stoffe, wie z. B.
Metalle und manche Flüssigkeiten haben die Eigenschaft den
Elektronen die größte Bewegungsmöglichkeit zu gestatten, indem
sich dieselben zwischen den Molekülen ihren Weg suchen können.
Auch diese Bewegungsfreiheit ist nicht in allen Leitern die
gleiche. Z. B. wird ein Kupferleiter eine größere Bewegungs­
möglichkeit gestatten als ein Nickelleiter.
Ebenso leitet Eisen besser als Neusilber. Die Härte des
Materiales spielt bei der Leitungsfähigkeit gleichfalls eine beson­
dere Rolle.
Je g rö ß e r die L e itu n g sfä h ig k eit, d e sto m ehr S trom
w ird u n ter so n st g leich en B ed in g u n g en d urch den L eiter
fließen und um gekehrt. Man sagt daher, je g rö ß e r d ie
L e itu n g sfä h ig k eit, d e sto k lein er ist d er sp e z ifisc h e
W id erstan d , je k lein er die L eitu n g sfäh ig k eit, d e sto
g rö ß e r ist d erselb e.
Der s p e z i f i s c h e W i d e r s t a n d steht also im um­
gekehrten Verhältnis zur Leitungsfähigkeit. Durch praktische
Messungen, denen die Einheit des Querschnittes und der Länge
zu Grunde gelegt wurden, sind die Werte der sogenannten
Widerstandstabellen bestimmt worden, so daß es dem Praktiker
beim Gebrauch derselben sehr leicht fällt, ohne spezielle Mes­
sungen den Widerstand von Leitungen zu bestimmen. Die weiter
unten stehende Tabelle 1 enthält außer den Durchmessern, die
Querschnitte' und den Widerstand per 1 m. Leitung, ferner die
Länge des Leiters, per 1 Ohm Widerstand. Ferner das Gewicht
für 1 n \ Länge des Drahtes in Gramm. Als Leitungsmaterial
—
59
—
wurde Kupfer angenommen, weil dies das gebräuchlichste Mittef
zur Stromübertragung bildet.
Da jedoch auch andere Materialien, insbesondere für be­
stimmte Zwecke, wie Vorschaltwiderstände etc. zur Verwendung
kommen, folgt eine zweite Tabelle, welche die spezifischen Lei­
tungskoeffizienten für verschiedene Materialien, ferner deren
W iderstand für die Längen- und Querschnittseinheit bringt, so
dass eine Umrechnung für alle vorkommenden Fälle leicht
möglich ist.
Um die Anwendung der Tabellen klar zu machen, werden
wir von jedem Fall einige Beispiele anführen.
Als Einheit für die W iderstandsmessungen nimmt man den
W iderstand einer Quecksilbersäule von 106,3 cm Länge und
einem Querschnitt von 1 mm '2 an.
Die früher in Deutschland gebräuchliche W iderstandseinheit
war der W iderstand einer Quecksilbersäule von 1 m Länge und
1 mm 2 Querschnitt.
Dieses mit „Siemenseinheit“ bezeichnete Maß entspricht
0,9407 O hm des heutigen Maßsystems, 1 Ohm daher 1.063 der
alten Siemenseinheit.
Um den Gebrauch der Tabellen zu erläutern, führen wir im
Nachstehenden einige Beispiele an, wie sie sich in der Praxis
ergeben:
1. Es wäre der W iderstand einer Kupferleitung zu berechnen,
wenn der Drahtdurchmesser 1.5 m/m und seine Länge
1245 m. beträgt. (Hierbei ist zu beachten, daß sich der
Ausdruck „Drahtdurchmesser“ stets auf die metallische Seele
des Leiters bezieht und nicht auf den über die Isolierung
gemessenen Gesamtdurchmesser.)
Man schlägt daher die Tabelle I auf und sucht in der
Spalte Durchmesser die Zahl 1.5, worauf man in derselben
Zeile unter der Spalte „W iderstand in Ohm für 1 m “ den
entsprechenden W ert herausschreibt.
Derselbe gibt den tatsächlichen W iderstand des Kupfer­
drahtes in Ohm für die Länge eines Meters an, so daß wir
nur die Länge unserer Leitung in Meter mit dieser 7.ahl
multiplizieren müssen, um den Gesamtwiderstand der Leitung
zu erhalten.
—
60
—
1245 X 9.009845 = 12.257
derselbe ist also 12.26 Ohm.
Wäre diese Widerstandsberechnung für eine erst aus­
zuführende Leitung zu machen gewesen, würde uns zur
Beschaffung des Materiales, auch das Gewicht desselben inte­
ressieren. Dieses findet man, wenn man in derselben Zeile
aus der Spalte „Gewicht eines Meters in Gramm“ die ent­
sprechende Zahl herausschreibt und mit der Meterzahl multi­
pliziert.
15.73 X 1245 = 19583.85 Gramm
oder 19.58 Kg.
Hierzu muß man aber je nach der Gattung der Isolierung
einen gewissen Zuschlag machen, der für Wolleisolierung mit
Wachsimprägnierung cka. 10%, für Gummiisolierung und Compo­
undtränkung 20 — 60% ausmacht.
Umgekehrt läßt sich aus einem gemessenen Widerstand und
der Drahtstärke die Länge und das Gewicht der Leitung bestimmen.
2. Es wäre der gemessene Widerstand in Ohm = 45, die Draht­
stärke (Seele) sei 1.2 m/m.
Wir suchen uns also aus der Spalte für Drahtstärke
die Zahl 1.2 und gehen auf diese Zeile in die Spalte „Länge
in Meter für 1 Ohm Widerstand“, wo wir die Zahl 65 finden.
65 m Kupferleitung von dem angegebenen Durchmesser
besitzen also einen Widerstand von 1 Ohm. Da unsere
Leitung 45 Ohm Widerstand besitzt, müssen wir also 45
mit 65 multiplizieren um die Länge der Leitung zu erhalten.
45 X 65 = 2925 m.
Diese beträgt also 2925 m.
Das Gewicht dieser Leitung wäre also dann
2925 X 10.07 = 29454.75 Gramm
oder 29.45 Kg.
Von besonderem Werte sind diese Tabellen bei der
Berechnung der Magnetspulen.
Hier wäre aber noch die Berechnung der Windungs­
zahl und Drahtlänge nach den räumlichen Verhältnissen der
Magnetspule durchzunehmen.
—
61
—
Tabelle I.
Widerstandstabelle für Kupferdrähte.
Durch­
messer
des
Drahtes in
Millimeter
0.09
0.10
0.18
0.20
0.30
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.80
0.90
1.00
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
i
Querschnitt
des Drahtes
in Quadrat­
millimeter.
Gewicht
eines Meters
in Gramm.
Widerstand
eines Meters
in Ohm (_Oj.
0.00636
0.00785
0.0254
0.0314
0.0707
0.126
0.159
0.196
0.238
0.283
0.332
0.385
0.503
0.636
0.785
0.950
1.131
1.327
1.539
1.767
2.011
2.270
2.545
2.835
3.142
4.909
7.07
9.62
12.57
0.057
0.070
0.227
0.280
0,629
1.118
1.416
1.748
2.115
2.510
2.954
3.426
4.474
5.663
6.991
8.459
10.07
11.81
13.70
15.73
17.90
20.20
22.65
25.24
27.96
43.69
62.92
85.04
111.80
2.735
2.315
0.684
0.554
0.247
0.138
0.1094
0.0886
0.07333
0.06154
0.05243
0.04525
0.03463
0.02635
0.02135
0.01831
0.01539
0.01311
0.01131
0.009845
0.008653
0.007665
0.006836
0.006136
0.005538
0.003544
0.002162
0.001809
0.001385
Länge
des Drahtes
für einen Ohm
Widerstand
in Metern.
0.3657
0.4514
1.462
1.807
4,063
7.223
9.141
11.28
13.66
16.25
19.08
22.12
28.90
36.57
45.14
54.62
65.00
76.29
88.48
101.6
115.6
130.5
146.2
163.0
180.5
282.1
406.3
553.0
772.3
—
62 —
Tabelle II.
'Widerstandskoeffizienten, spezifischeLeitungsfähigkeit, Widerstandszunahme und Länge für die
Widerstandseinheit.
Metall
Aluminium
Blei
Eisen
Kupfer
Neusilber
Nickelin
| Widerstand 1 (Widerstands­ jLänge in Me­
spezifische
Ohm eines zunahme in Pro­ ter für den
Leitungsfähigkeit inMeters
vom zent bei einer f>l Widerstand
r\. bei 2mm.
bei 0° 1. bezogen Durchmesser
TemperaturiDrahtdurchauf Quecksilber. 2mm bei 15° C. jerhöhung v. 1°C. messeru.15 ’C
32.35
4.8
9.75
57.—
3.14
2.2
0.009794
0.066017
0.0312276
0.005533
0.095718
0.1446
0.388
0.387
0.48
0.38
0.036
0.028
102.14
15.15
' 32.90
181.81
10.52
6.91
Tabelle III.
Innerer Widerstand und Spannung einiger Elemente.
i Innerer Widerstand
Spannung a. d.
1
in Ohm.
i Klemmen in Volt.
1.0
0.98— 1.0
Daniellelement
4— 10
Meidingerelement
j
0.98— 1.0
Deutsches Reichs3—4
!
i.o— i.i
telegraphenelement
i
Leclanch 6element
mit Tonzelle
1.4
0.5
Leclancheelement
mit Gespinstbeutel
0.15
i
1-5
j
1.4
Brickettelement
Trockenelement
0.3—0.8
1
1-4
0.8
Kupronelement
0.0075—0.06
0 .8 — 1.1
Wedekindelement j
Element
CO
ö
1
ö
— 63 —
Die in der Zeittelegraphie gebräuchlichste Form der
Magnetspulen ist die zylindrische und zwar stellt das Massiv
■der Drahtwicklung einen zylindrischen Hohlkörper dar, der
den zylindrischen Eisenkörper (Vollkörper) umschließt.
Der Durchmesser des letzteren ist ein Drittel des
Durchm essers der ganzen Spule. Fig. 29.
f"
i
Fig 29.
Die einzelnen Drahtgänge liegen so enge neben und über­
einander, daß wir dieselben näherungsweise, ohne wesentlichen
Fehler, als kreisförmige Drahtringe bezeichnen können. Die Zahl
der nebeneinander liegenden Drahtringe wird erhalten, wenn man
den äußeren (über die Isolierung gemessenen) Durchmesser des
Drahtes in die Länge des freien Raumes der Spule dividiert (1,
in Fig. 29). Die Zahl der übereinander liegenden Ringe entspricht
dem Quotienten des Bruches Drahtstärke (volle) in die Breite des
freien Raumes der Spule (h in Fig. 29). Das Produkt dieser
beiden Zahlen ergibt die G e s a m tw in d u n g s z a h l.
Die Länge des Drahtes findet sich aus der Summe der
Längen der einzelnen Windungen.
#
Da die Länge jeder einzelnen W indung einer Lage (alle
nebeneinanderliegenden Windungen geben eine Lage) dieselbe ist,
braucht man nur die Länge einer mittleren Lage mit der Zahl der
Lagen, oder die Länge einer Schichte (alle übereinanderliegenden
Windungen geben eine Schichte) mit der Zahl der Schichten zu
multiplizieren. Die Schichtlänge ergibt sich aus der Summe der
— 64 —
einzelnen Windungsringe, die aus ihrem mittleren Durchmesser
durch multiplizieren mit der Ludolfischen Zahl erhalten werden.
Da die mittleren Durchmesser (Figur 30)
Fig. 30.
um stets gleiche Stücke größer werden, so erhält man die Summe
aller Ringlängen auch, wenn man die Länge des mittleien Ringes
mit der Anzahl der Ringe multipliziert. Um die mittlere Ringlänge
zu erhalten, addiert man zum Durchmesser des äußersten Ringes
den Durchmesser des innersten, dividiert durch 2 und multipli­
ziert die erhaltene Zahl mit 3.14.
3. Zu berechnen wäre die Drahtlänge einer Spule, deren
äußerer Durchmesser 60 m/m, deren innerer 20 m/m be­
tragen würde, die Höhe der Spule (innen) ist 120 m/m, wenn
die volle Drahtstärke (mit Isolierung) 1 m/m Durchmesser
hätte.
Die Länge einer mittleren Windung ist:
60
_ § 2 _____ 40
80
2
•
40 X 3.14 = 125.60 m/m.
Die Zahl der Drahtwindungen einer Schichte ist:
Äußerer — innerer Durchm. des freien Raumes
60 — 20 2Q
2
Drahtstärken
Die Länge einer Schichte daher:
20 X 125.6t) = 251200 m/m
Die Anzahl der Schichten sind:
-
65 —
Länge des freien Raumes _
__ on
Drahtstärke
- 120 : 1 — 120
Die Gesamtlänge des Drahtes daher:
120 X 2512.00 = 301440 m/m
oder 301.44 m.
Zur Berechnung des W iderstandes ist es nötig, den Durch­
messer der blanken Kupferseele zu ermitteln. Dies geschieht, wenn
der Draht vorhanden ist, durch Abmessen mit einem Mikrometer­
maße, sonst durch Reduzierung des v o lle n D u r c h m e s s e r s ,
um die durch Abmessung gefundenen mittleren Verhältniswerte.
Diese sind:
Für Emaildraht
(Azetatdraht) 0.02 — 0.03 cm
Wolle einfach umsponnen
0.07 — 0.12 cm
Wolle doppelt umsponnen
0.1 — 0.15 cm
Seide einfach umsponnen
0.05 — 0.09 cm
Seide doppelt umsponnen
0.09 — 0.15 cm
Die angeführten Zahlenwerte geben die Stärke der Isolierung
an, es müssen für Drähte mit geringerem Durchmesser die niederen
W erte in Abzug gebracht werden.
Wir finden deshalb die Drahtstärke für unser letztes Beispiel,
wenn wir von dem vollen Durchmesser, — unter der Annahme
die Isolierung sei „Seide doppelt umsponnen,“ 0.10 abziehen.
Die Kupferseele hat demnach einen Durchmesser
1.0 — 0.10 = 0.9
Der W iderstand wird sein:
0.02635 X 301.44 = 7.9 Ohm.
Das Gewicht des Kupferdrahtes
301.44 X 5.663 = 1707.05 Gr.
oder 1.707 Klg.
In unserer W iderstandstabelle I sind die W iderstände der
Drähte für einen Meter Länge, in den kleineren Durchmessern
um 0.05 ansteigend, später um 0.1 und bei den größeren Draht­
stärken um 0.5 steigend angeführt. Für die meisten Fälle der
Praxis wird damit das Auslangen zu finden sein. Es kommen
trotzdem bisweilen Fälle vor, bei denen es sich um Zwischen­
dimensionen handelt. Hier kann durch einfache Zwischenrechnung
die erforderliche Größe festgestellt werden.
Saunier Lehrbuch der Uhrmacherei Bd. 5.
5
- 66 -
Hierzu dient uns als Grundlage der Lehrsatz, daß sich die
Widerstände umgekehrt verhalten, wie die Querschnitte, bei gleicher
Länge und gleicher stofflicher Beschaffenheit der Leiter.
Da sich die Tabelle 1 auf die gebräuchlichsten Leiter aus
Kupfer bezieht, die Widerstände für die Längeneinheit 1 m an­
gegeben sind, so finden wir den gesuchten Widerstand eines
Kupferdrahtes von 1 m Länge und einem Querschnitt = g durch
eine Proportion, in welcher wir aus der Tabelle irgendeinen
Querschnitt und den für dessen Längeneinheit geltenden Wider­
stand als bekannte Größen einsetzen.
Die Proportion lautet dann:
x : m = n : y oder in anderer Schreibweise:
x __ n
m
y
wobei x der gesuchte Widerstand, m der bekannte Widerstand
n dessen Querschnitt, y der Querschnitt des gesuchten Wider­
standes ist. Betrachten wir uns das zweite Verhältnis dieser
Proportion, indem wir die einzelnen Glieder desselben zerlegen,
so läßt sich durch Kürzung eine rechnerische Vereinfachung
finden.
Beide Glieder dieses Verhältnisses bestehen aus den Quer­
schnitten der beiden Leiter, deren Durchmesser uns bekannt sind.
Der Querschnitt wird aber gefunden, wenn man das Quadrat
des Halbmessers mit der Ludolfischen Zahl multipliziert Das
Verhältnis kann also auch geschrieben w erden:
r .2 . 3.14
r,a . 3.14
wobei r ._> der Halbmesser für den Draht vom Querschnitte n und
r2 der Halbmesser des Drahtes vom Querschnitte y ist.
Durch Abstreichen der im Zähler und Nenner dieses Bru­
ches vorkommenden Ludolfischen Zahl vereinfacht sich dieses
Verhältnis auf
Die Proportion lautet daher
X : m = r 2 : rÄ2
Nehmen wir für alle diese Zwischenrechnungen aus der
Tabelle die Werte des Drahtes mit einem Durchmesser von
— 67 -
2 m/m, so wird sich eine neuerliche Vereinfachung ergeben, in­
dem der Halbmesser dieses Drahtes = 1 und sein Q uadrat
gleichfalls = 1 seih muss.
Sein W iderstand für 1 m Länge ist nach der Tabelle
= 0.005538, so ]fin det sich der W iderstand 1 m D rahtes für
irgend einen Halbmesser eines Kupferdrahtes, wenn man die
Zahl 0.005538 durch das Quadrat dieses Halbmessers dividiert.
Denn
r ,2 = l 2 = 1
m - 0.005462
X : 0.005538 = P : r22
A — 0.005538
n X 1
*2
Beispiel.
4. Es sei der W iderstand eines Kupferdrahtes von 4 m/m
Durchmessei und 1 m Länge zu berechnen,
der Halbmesser = 2 m/m
22 = 4
X = 0.005538 : 4 = 0.001385 Ohm
Ein Blick in die Tabelle belehrt uns über die Richtigkeit
dieser Formel.
5. Es sei der W iderstand eines Kupferdrahtes von 1.6 m/ra
Durchmesser und 1 m Länge zu berechnen.
r 2 = 0.8 2 - 0.64
X = 0.005538 : 0.64 = 0.008653 Ohm
Da sich die Gewichte der Kupferleitungen gleicher Länge
wie die Quadrate der Querschnitte verhalten, so erhalten wir das
Gewicht eines Kupferdrahtes von 1 m Länge, wenn wir das
Gewicht eines Kupferdrahtes von dem Halbmesser = 1 mit dem
Quadrate des Halbmessers des zu berechnenden Drahtes m ulti­
plizierten.
Das Einheitsgewicht des Drahtes mit dem Halbmesser = 1
ist:
27.96 Gramm.
6 . Das Gewicht eines Kupferdrahtes von 1 m Länge und
einem Durchmesser von 4.0 m/m ist daher:
5*
— 68 —
r = 2.0 ,
r 2 = 2.02 = 4.0
X = 27.96 X 4 = 111.84 Gramm.
Die Längen zweier Drähte von verschiedenen Durchmessern
und gleichem Widerstand verhalten sich wie die Querschnitte.
Die Ergänzungsrechnungen unserer Tabellen führen wir also
durch, wenn wir die Länge eines Leiters von bestimmten Durch­
messer für den Widerstand von einem Ohm suchen, indem wir
die Länge des Drahtes von 2 m/m Durchmesser bei einem Wider­
stand von einem Ohm mit dem Quadrate des Halbmessers des
zu berechnenden Drahtes multiplizieren.
Die Länge des Drahtes von 2 m/m Durchmesser für einen
Ohm Widerstand beträgt 180.5 m.
7. Es ist die Länge eines Drahtes vom Durchmesser = 4 m/m
für den Widerstand von 1 Ohm zu berechnen:
r = 2.0 m/m
ra = 4
X = 180.5 X 4 = 722.0 m.
Die Bestimmung der Länge eines Drahtes für einen gegebenen
Widerstand ist in der Regel nur dort zu machen, wo es die
Herstellung eines Vorschaltwiderstandes oder eines Widerstandes
für besondere Zwecke erheischt. Da nimmt man für gewöhnlich
aber nicht Kupferdrähte, weil deren Leitungsfähigkeit eine gute
ist, also zuviel Material verwendet werden müßte, sondern Drähte
mit besonders niederer Leitungsfähigkeit. In der Tabelle 2
sind solche, wie auch Drähte aus anderem Material, die zeit­
weise zu Leitungen in Verwendung genommen werden, angeführt.
Da es zu umfangreich wäre, für jedes Material Tabellen
nach Art der Tabelle I anzulegen, wird die Umrechnung der Größen
in einigen Beispielen erklärt.
8 . Es wäre der Widerstand einer Neusilberdrahtspule mit
einer Drahtlänge von 100 m und einem Durchmesser von
0.4 m/m zu berechnen.
Da in der Tabelle 2 die Widerstände der verschiedenen
Materialien für den Durchmesser = 2m/m und die Länge
- I m angegeben sind, finden wir den Widerstand eines
Ni usilberdrahtes von 0.4 m/m Durchmesser und 100 m
Länge, wenn wir den Tabellenwert für Neusilber 0.096
— 69 -
durch das Quadrat des Halbmessers des zu berechnenden
Drahtes dividieren und mit der Zahl 100 (Länge in Metern)
multiplizieren.
r = 0.2
r 2 - 0.04
0.096 : 0.04 = 2.4
0.24 X 100 = 240 Ohm
Einhundert Meter Neusilberdraht 0.4 m/m Durchmesser haben
also 240 Ohm W iderstand.
9. Um die Länge eines W iderstandsdrahtes für den W ider­
stand von 51 Ohm zu finden, wenn der Durchmesser mit
1.2 m/m festgelegt ist, das Material Neusilber sein soll,
multipliziert man die in der Tabelle enthaltene Zahl der
Meter für einen Ohm W iderstand des Nickeldrahtes (6.91)
mit dem Quadrate des Halbmessers unseres W iderstands­
drahtes und mit der Zahl der Ohme.
r = 0.6
r 2 = 0.36
6.91 X 0.36 = 2.487 m
2.487 X 50 = 124.35 m.
Der W iderstandsdraht würde eine Länge von 124.35 m
bekommen. Da sich diese Werte auf die Temperatur
von 0° Celsius beziehen, die W iderstände mit der zuneh­
menden Temperatur aber wachsen, so ist in der vorletzten
Spalte die W iderstandszunahme für jeden Grad Celsius in
Prozenten ausgedrückt.
10. Will man z. B. den W iderstand für 30° berechnen, wenn er
bei 0° Celsius 50 Ohm beträgt (Material Kupfer), so hat man
die W iderstandszunahme für 1° = 0,38%, für 50° also
0.38 X 50 = 19.0% Der W iderstand wird also bei 30°
um 19% höher sein, das ist
50 + 50 ilUU
™ 19~ = 59-5 0hm *
Umgekehrt hat man bei der Berechnung der Länge eines
Leiters für einen bestimmten Widerstand, bei einer bestimm­
ten Temperatur, die Tabellenwerte um den Zuschlag zu ver­
größern, beziehungsweise zu vermindern, bevor man die
Rechnung ausführt.
—
70
—
11 . Es sei die Länge eines Neusilberdrahtes von 10 Ohm
Widerstand bei einem Durchmesser von 4 m/m und einer
Temperatur von 25° Celsius zu bestimmen:
Temperaturerhöhung 1° = Widerstandserhöhung v. 0.036%
Temperaturerhöhung 25° = 0.036 X 25 = 0.9% Wider­
standserhöhung.
Länge des Drahtes von 2 m/m Durchmesser bei 0° C. für
1 Ohm = 10.417.
Verminderung der Länge bei 25° = 0.936 m.
Länge des Drahtes bei 25° also 10.417
— 0.936
9.481
r = 2.0 m/m
ra - - 4.0 m/m 2
Länge des Drahtes für 10 Ohm bei einem Durchmesser
von 4 m/m daher:
9.481 X 4 = 37.924 m.
37.924 X 10 = 379.24 m.
Bei einer Temperatur von 25° C. wird die Länge des Drah­
tes 377.24 m. sein.
Der Widerstand im zusammengesetzten Leiter.
Es wurde früher gesagt, daß eine vollständige elektrische
Zeittelegraphenanlage aus der Stromquelle, der Leitung, den Kon­
takten, und den Magnetspulen mit der Vorrichtung zur Uebertragung der elektrischen Energie in mechanische bestehen muß.
Da wir vorläufig als Stromquelle nur mit galvanischen Ele­
menten arbeiteten, so setzt sich der geschlossene Leiter zusammen
aus den Elektrolyten, den Elektroden, dem Leitungsdrahte, der
Berührungsstelle des Kontaktes, ferner der Bewicklung der Magnet­
spulen.
Gewöhnlich wird jeder Teil der Leitung einen anderen Wider­
stand aufweisen. Um nun den Gesamtwiderstand zu ermitteln,
sind sämtliche Einzelwiderstände zu berechnen oder zu messen
und ihre Summe ergibt dann den Gesamtwiderstand.
Die Tabelle III. gibt uns die inneren Widerstände der Ele­
mente, der Widerstand des Kontaktes muss aber durch geeignete
Bauart so klein gehalten werden, daß er praktisch gleich null
71
—
ist. Es bleibt also noch die Berechnung der W iderstände in
Leitung und Spule. Fig. 31 gibt uns das Schema einer solchen
Schaltung.
Fig. 31.
12. Der Strom läuft durch drei hintereinandergeschaltete LeclancheElemente mit Kohlenbeutel, von welchen jedes einen inneren
W iderstand von 0.15 Ohm besitzt. Die Leitung besteht aus
Kupferdraht von 80 m Länge und einem Seelendurchmesser
von 1 m/m. Der Vorschaltwiderstand (W) besteht aus
Nickelindraht ,von 0.5 m/m Durchmesser und einer Länge
von 30 m.; die zwei h in te re in a n d e rg e s c h a lte te n Mag­
netspulen (M) sind mit Kupferdraht bewickelt, dessen Seelen­
durchmesser 0.5 m/m und dessen Gesamtlänge 200 m be­
trägt. Der W iderstand des Kontaktes (K) ist zu ver­
nachlässigen.
Da jedes der drei Elemente 0,15 Ohm W iderstand hat, der
Strom nacheinander den W iderstand aller drei Elemente
überwinden muß, ist der Gesamtwiderstand der Stromquelle
der dreifache jedes einzelnen Elementes, also
3 X 0.15 = 0.45 Ohm.
Unter Benützung der Tabelle I finden wir den W iderstand
der Kupferleitung in bekannter Weise.
Nach der Tabelle I ist der W iderstand des Kupferdrahtes von
1 m/m Durchmesser für einen Meter Länge = 0.02135 Ohm.
für 80 m daher:
0.02135 X 80 = 1.70800 Ohm
Der Vorschaltwiderstand wird aus der Tabelle II berechnet,
der W iderstand des Nickelindrahtes von 2 m/m Durchmesser und
1 m Länge
= 0.1446 Ohm
Der W iderstand des Nickelindrahtes von 0.5 m/m Durchmesser
1 m Länge
= 0.1446 : 0.5- = 0.1446 : 0.25 = 0.5784
—
72
—
Für 30 m Länge also
0.5784 X 30 = 17.3520 Ohm
Die Temperatur ist hierbei vernachlässigt worden.
Der Spulen widerstand ist nach Tabelle 1 zu bestimmen.
Länge des Drahtes = 200 m
Durchmesser 0.5
Der Widerstand daher
0.0886 X 200 = 17.72 Ohm.
Der Gesamtwiderstand der Anlage ist daher
Innerer Widerstand der Stromquelle = 0.45
Widerstand der Leitung
= 1.708
Vorschaltwiderstand
= 17.35
Widerstand der Magnetspulen = 17.72
Gesamtwiderstand = 37.228 Ohm.
Werden die Elemente und Spulen parallel geschaltet, tritt
eine Verminderung des Widerstandes ein, weil eine Querschnitt­
vergrößerung stattfindet, indem, wenn die Elemente, beziehungs­
weise Spulen untereinander gleichen Widerstand haben, der Quer­
schnitt. so oft mal größer wird, als Elemente, beziehungsweise
Spulen parallel geschaltet wurden.
13. Es wäre der Gesamtwiderstand einer Anlage zu finden, wenn
die Stromquelle aus 4 parallel geschaltenen Meidingerelementen bestände, die Leitung eine Länge von 1400 m
und einen Drahtdurchmesser von 0.8 m/m besitzt. Das
Leitungsmaterial ist Kupfer. In diese Leitung sind 4 parallel
geschaltete Magnetspulen angeschlossen (Fig. 32), von denen
jede eine Kupferdrahtbewicklung von 140 m Länge und
einem Durchmesser von 0.4 m/m besitzt.
r
r v i M Aii i
<§)<§)<§)<§>
Fig. 32.
—
73
—
Der innere W iderstand eines Meidinger-Elementes ist nach
Tabelle 111 6 Ohm.
Da wir 4 Elemente parallel schalten, so wird der Quer­
schnitt . des elektrolytischen Leiters vervierfacht, der W ider­
stand aber auf V4 herabgesetzt.
6 : 4 = 1.5 Ohm ist daher
der W iderstand in der Stromquelle.
Der W iderstand in der Leitung ergibt sich aus deren Länge
und dem Tabellenwert für die Längeneinheit aus Tabelle I,
er ist deshalb:
0.03463 X 1400 = 48.48 Ohm.
Der W iderstand einer Einzelspule ist bei der Drahtlänge
von 140 m und Drahtstärke von 0.4 m/m aus derselben
Tabelle berechnet.
0.138 X 140 = 19,32 Ohm.
D a wir aber 4 solche Spulen parallel schalten, wird der
Querschnitt auf das 4fache erhöht, der W iderstand daher
auf V4 heruntergesetzt, weshalb er 19.32 : 4 = 4.87 Ohm
beträgt.
Der Gesamtwiderstand der Anlage ist: Innerer W iderstand
der Stromquelle
= 1.5 Ohm
Leitungswiderstand
= 48.48 „
W iderstand der Magnetspulen
— 4.87 „
Gesamtwiderstand 54.85 Ohm
Innerer Widerstand der Stromquellen bei gemischter
Schaltung.
Schaltet man sich drei Batterien aus je zwei hintereinander­
geschalteten Elementen parallel (Fig. 33.),
—
74
—
so ergibt sich der innere Widerstand, wenn man von jeder
dieser drei „Serien“ den Widerstand berechnet und durch
die Anzahl dieser Serienbatterien dividiert.
14. Bestünde die Gesamtbatterie aus Leclancheelementen, von
denen jedes einen inneren Widerstand von 0.15 Ohm besitzt,
so ist derselbe bei jeder Einzelbatterie, da jede aus 2 hinter­
einandergeschalteten Elementen besteht, das zweifache
also 0.15 X 2 = 0.30 Ohm.
und der Gesamtwiderstand der ganzen Batterie, da diese
aus drei parallel geschalteten Einzelbatterien besteht, ein
drittel des Widerstandes jeder Einzelbatterie, daher:
0.30 : 3 = 0 .1 0 Ohm.
Diese Berechnung läßt sich auch in Bruchform anschreiben,
wobei der Zähler dieses Bruches aus dem Produkte der Zahl
der hintereinandergeschalteten Elemente der Einzelbatterien
und dem inneren Widerstand eines Elementes besteht und
der Nenner durch die Zahl der parallel geschlossenen Einzel­
batterien angegeben wird.
Der Bruch lautet für unser letztes Beispiel:
015 3X 2 = 0.1 Ohm.
15. Schalten wir zwei, aus je drei in einer Serie geschlossenen
Elementen bestehende Batterie parallel (Fig. 34), so ist der
innere Widerstand unter der Annahme der Elemente des
letzten Beispiels
015 * 3 — 0.225 Ohm.
Fig. 34.
—
75
—
Beziehungen zwischen Spannung,
Stromstärke und Widerstand.
Wie schon früher dargelegt wurde, hängt die Stromstärke
in einem Leiter von dessen W iderstand und der Spannungs­
differenz, welche die elektrischen Teilchen beim Ausgleiche über­
winden müssen, ab. Je h ö h e r d ie s e S c h e id u n g s k ra ft, d e s to
g rö s s e r ist die S tro m s tä rk e oder In te n s itä t (siehe Beispiel
mit den Wassergefäßen), ebenso nimmt aber auch letztere mit
der ersteren ab.
Je g rö ß e r a b e r d e r W id e rs ta n d im L e ite r ist, d e s to
k le in e r w ird die L n ten sität u n d u m g e k e h rt sein.
W ä h re n d a lso d ie S tro m s tä rk e im d ire k te n V e r­
h ä ltn is zu r e le k tro m o to ris c h e n K raft ste h t, s t e h t s ie
im u m g e k e h rte n V e rh ä ltn is zum W id e rs ta n d d e s L e iters.
Diese Grundsätze, welche nach ihrem Entdecker als Ohm’sches Gesetz bezeichnet werden, geben den Schlüssel zur Be­
rechnung je einer dieser drei Funktionen, wenn zwei von ihnen
bekannt sind.
Diese Formeln lauten
,Intensität
,
Elektromotorische
Kraft oder
, i. = e
= --------rrr-;—
;
--;
------W iderstand
w
Die Stromstärke findet man, wenn die Spannung durch den
W iderstand dividiert wird.
Elektromotorische Kraft = Intensität X W iderstand oder
e= i X w
Die Spannung ist gleich der Stromstärke multipliziert mit
dem Widerstand.
j. j
Elektromotorische
Kraft oder
. w = —e
W iderstand
= -----------—
—
—
----------Intensität
1
Der W iderstand ist gleich der elektromotorischen Kraft
dividiert durch die Stromstärke.
Aus den beiden letzten Formeln geht hervor, daß von zwei
Leitern, in denen gleiche Stromstärke herrscht, an dem die
größere Spannung wirkt, welcher den größeren W iderstand be­
sitzt und umgekehrt, ferner: daß von zwei Leitern, in denen
gleiche Stromstärke herrscht, derjenige den größeren W iderstand
besitzt, an demjenigen die größere elektromotorische Kraft wirkt
und umgekehrt.
—
76
—
Die elektrischen Maßeinheiten
für die Stromstärke und die Spannung.
Die Einheit der Stromstärke nennen wir 1 Ampere und be­
zeichnen damit jene Stromstärke, bei welcher in der Zeiteinheit
(1 Sekunde) ein Coulomb durch den Querschnitt eines Leiters
fließt, oder die aus einer wässerigen Lösung von Silbernitrat
(AgN03) 0.001118 Gramm Silber in einer Sekunde nieder­
schlägt.
Die Einheit der Spannung bezeichnen wir mit Volt und
bringen sie in Beziehung zu den Einheiten für Widerstand und
Stromstärke, indem wir jene elektromotorische Kraft damit be­
zeichnen, welche in einem Leiter, dessen Widerstand ein Ohm
beträgt, eine Stromstärke von eiitem Ampere hervorruft.
1 Volt = 1 Ampere X 1 Ohm
, * *
1 Volt
1 Amp*re = r o h s r
1 Ohm = 11 Ampere.
Volt
16. Es sei in einem Leiter die Stromstärke zu berechnen, wenn
der Widerstand 20 Ohm und die Spannung 10 Volt beträgt.
e = 10 = 0.5
_ Ampere
A .
i = ------w
20
Die Stromstärke ist 0.5 Ampere.
17. Der Widerstand einer Leitung zeigt gemessen 15 0hm ; wie
groß muß man die Spannung wählen um eine Stromstärke
von 0.3 Ampere zu erhalten? .
e = i. w = 0.3 X 15 = 4.5 Volt
Die Spannung muß 4.5 Volt betragen.
18. Die Spannung eines Leiters zeigt gemessen 10 Volt an,
die Stromstärke 0.5 Ampere;
wie groß ist der Widerstand dieses Leiters?
10 = 20 Ohm
w = —rei - = 0.5
nK
Der Widerstand ist 20 Ohm.
19. Wie groß ist die größte Stromstärke, welche zwei hinter­
einandergeschaltete Meidingerelemente geben können (im
Kurzschluß).? Nehmen wir den inneren Widerstand des
—
77
—
Meidingerelementes mit 5 Ohm an, die Spannung mit 0.95 Volt,
so erhalten wir nach den vorangehenden Lehrsätzen eine
Spannung von 1.90 Volt und einen inneren W iderstand von
10 Ohm.
Die Stromstärke ist deshalb im Kurzschluß:
e
1.90
mn a
1==~ ^ r= ~
= 0.19 Ampere
20. Nehmen wir von denselben Elementen 4 in Hintereinander­
schaltung, so ist die Spannung 3.80 Volt und der innere
W iderstand = 20 Ohm, die Stromstärke aber:
e
3.8 = 0.19
m o Ampere
a
i = ------=
w ———
20
Hierin findet sich auch der Beweis, daß die Stromstärke bei
der Serienschaltung unverändert bleibt.
21. Es wäre die Stromstärke zweier parallel geschlossener Ele­
mente (Leclanche), im Kurzschluß zu berechnen, wenn der innere
W iderstand eines Elementes 0.15 Ohm, und die Klemmen­
spannung 1.5 Volt beträgt.
Der innere W iderstand der Batterie ist
0.15 : 2 = 0.075 Ohm.
Die Spannung ist 1.5 Volt,
e = . 15' _ = 20 Ampere.
daher i = —----w
0.075
22. Es wäre die Stromstärke im Kurzschluß einer Batterie in
gemischter Schaltung zu berechnen, wenn je drei Elemente
hintereinander und drei solche Serien parallel geschaltet sind.
Der W iderstand einer Serie ist, wenn man den inneren
W iderstand des Elementes mit 0.15 Ohm annimmt:
0.15 X 3 = 0.15 Ohm.
3
Die Spannung der ganzen Batterie ist die einer Serie also
1.5 X 3 = 4.5 Volt.
Die Stromstärke einer Serie ist jene eines einzelnen Elementes
e = 15‘ = 10 Ampere
also i - -------w
0.15
—
78
—
Die Stromstärke der ganzen Batterie, die dreifache einer
Serie also
10 X 3 = 30 Ampere.
23. Es wäre die Stromstärke im Leiter einer Anlage zu berech­
nen, wenn die Batterie aus 2 parallel geschalteten Serien
je 3er Meidinger Elementen besteht, wenn man den inneren
Widerstand eines Elementes mit 4.0 Ohm annimmt, dessen
Spannung 0,95 Volt beträgt. Die Leitung besteht aus
Kupferdraht von 1560 m Länge, 1,2 m/m Durchmesser des
blanken Drahtes, einem Vorschaltwiderstand (W) aus Neusilberdraht von 0.5 m/m Durchmesser und 2>) m Länge,
ferner 4 parallel geschaltete Magnetspulen (M), deren Be­
wicklung aus Kupferdraht besteht, dessen blanke Seele
0.5 m/m Durchmesser, und dessen Isolierung eine Dicke
von 0.1 m/m besitzt. Das Schema dieser Anlage ist in
Fig. 35 zu sehen.
Fig. 35.
Die Dimensionen der Magnetspulen sind in Fig. 36 ersicht­
lich und betragen Kernstärke einschließlich Spulenhals 20m/m
Fig. 36.
—
79
—
äußerer Durchmesser 56 m/m freie Höhe der Spule 120 m/m.
D ie S tro m s tä rk e in einem z u s a m m e n g e s e tz te n L e iter
is t an a lle n 'S te lle n d e s s e lb e n g le ic h , wie beispielsweise
die W assermenge welche durch ein Rohr mit verschiedenen
Querschnitten läuft, in jedem Querschnitte in derselben Zeit
dieselbe sein muß. Es hängt daher die Stromstärke nur
von dem Gesamtwiderstand des ganzen Leiters ab. Zur
Berechnung der Stromstärke an irgend einer Stelle eines
zusammengesetzten Leiters haben wir die Polspannung
(Klemmenspannung der Stromquelle) durch den Gesamt­
widerstand zu dividieren. Wir suchen uns also die W ider­
stände der einzelnen Teile der Leitung und finden:
W iderstand der Batterie:
In n e re r W id e rs ta n d e in e s E le m e n te s = Z ahl
d er h in te re in a n d e rg e s c h a lte te n E le m e n te divi­
diert durch die Zahl der parallel geschalteten Serien,
in unserem Falle also:
4 ^ 3 = 6 Ohm.
Der W iderstand der Leitung nach Tabelle I, in einer Länge
von 1 m. mal Anzahl der Meter oder Leitung
0.01639 X 1560 = 24 Ohm
Vorschaltwiderstand nach Tabelle II.
W iderstand eines Neusilberdrahtes des Halbmessers = 1 m/m
und einer Länge von 1 m dividiert durch das Quadrat des
Halbmessers des W iderstandsdrahtes multipliziert mit der
Länge in Meter,
0.096 : 0.25 = 0.384
0.384 X 20 = 7.68 Ohm
Um den W iderstand einer Spule zu berechnen, ist zuerst
die Länge des Drahtes zu ermitteln.
Anzahl der Schichten sind:
freie Höhe
voller Drahtdurchmesser
—
80
—
daher 120 : 06 = 200
Anzahl der Lagen sind: äußerer Spulendurchmesser weniger
der Kernstärke dividiert durch die zweifachen Drahtdicke =
56
— 20
36 : 1 2 .= 3,0
Umfang eines mittleren Drahtringes ist gleich dem Durch­
messer eines mittleren Ringes multipliziert mit der Ludol­
fischen Zahl.
Der mittlere Durchmesser wird gefunden, wenn man von
der Summe des äußersten und innersten Durchmessers die
Hälfte nimmt, also
56
+ 20
76
76 : 2 = 38
Der Umfang ist daher 38 X 3.14 = 119.32 m/m.
Die Länge des Drahtes ist gleich dem Produkte aus den
drei Faktoren; mittlerer Ringumfang, Schichtzahl und Lagen­
zahl, daher:
119.32 X 30 X 200 = 715920.0 m/m
oder 715.92 m.
Der Widerstand wird nun mit den Werten der Tabelle L
berechnet.
Widerstand eines Drahtes von 1 m Länge bei 0.5 Durch­
messer = 0.0886. Anzahl der Meter 715.9
der ganze Widerstand daher
0.0886 X 715.9 - 63.07 Ohm.
r)a v ir in unserer Anlage 4 solcher Spulen parallel geschaltet
iiauen, wird der Querschnitt viermal so groß, der Wider­
stand aber y4 des Widerstandes einer Spule.
Der Widerstand der 4 parallelen Spulen ist daher:
63.07 : 4 = 15.77 Ohm
Der Gesamtwiderstand der ganzen Anlage besteht in der
Summe der Einzelwiderstände und ist deshalb:
—
81
—
W iderstand der Stromquelle
= 6.0 Ohm
W iderstand der Leitung
= 24.0 Ohm
Vorschaltwiderstand
= 7.68 Ohm
W iderstand der Magnetwicklung
= 15.77 Ohm
Gesamtwiderstand = 53.45 Ohm
Die Stromstärke in der Anlage ergibt sich aus der Klemmen­
spannung der Stromquelle dividiert durch den Gesamt­
widerstand.
Die Klemmenspannung der Stromquelle ist jener einer
Einzelserie gleich, deshalb:
0.95 X 3 — 2.85 Volt.
Die Stromstärke is t:
e
2.85 = 0.053 Ampere.
A
i = -------- =
w
53.45
Spannungsverlust im Leiter, Stromstärke und
Widerstand im verzweigten Leiter.
Bekanntlich läßt sich aus dem Ohm’schen Gesetz die For­
mel ableiten, nach welcher die Spannung dem Produkt aus
W iderstand und Stromstärke gleich ist.
Wie die praktischen Messungen erwiesen haben, ist die
Stromstärke an allen Stellen eines Leiters dieselbe. Da aber die
andere Funktion, z. B. der W iderstand nicht gleich bleibt,
sondern in dem Maße wächst, als man sich vom Ausgangs­
punkte der M essung entfernt, ist es nur natürlich und damit im
Zusammenhang, daß auch die Spannung eine veränderliche
Größe darstellt.
Der Spannungsunterschied zwischen irgend zwei Punkten
einer stromdurchflossenen Leitung wird also um so kleiner sein,
je kleiner der W iderstand des von den zwei Punkten einge­
schlossenen Leiterstückes sein wird und um so größer, je größer
letzteres ist.
Daher ist es erklärlich, daß die Spannung an den Klemmen
der Stromquelle am größten ist.
An einem Punkte eines Leiters kann keine Spannungsdiffe­
renz bestehen, da der W iderstand null und das Produkt aus Wider­
stand und Stromstärke, welches die Größe der Spannungsdifferenz
angibt, auch null ist.
Saunier Lehrbuch der Uhrmacherei Bd. 5.
6
82
Die beiden folgenden Diagramme Fig. 37 und Fig. 38 geben
ein anschauliches Bild des Spannungsfalles
Fig. 37.
Fig. 38.
Die Stromstärke ist an allen Punkten eines Stromdurch­
flossenen Leiters dieselbe. Dieser Grundsatz wurde in der Fig. 37
verwendet, woselbst die Stromstärke = 1 Ampere angenommen
wurde, so daß die Spannung (Produkt aus Stromstärke und Wider­
stand) dem Widerstande gleich ist.
Die Strecke A C stellt einen Leiter dar, dessen Endpunkte
durch die Pole einer Stromquelle gebildet sind. Dieser Leiter,
welcher aus verschiedenen Widerständen zusammengesetzt ist,
wurde graphisch derart gebildet, daß die Widerstandseinheit einer
Längeneinheit entspricht. Die Einteilung des Leiters in Wider­
stände, bezw. Längenabschnitte ist so getroffen, daß Widerstand
und Länge des Leiters A B = B C ist, ferner A a + a b - f b
c -j- c B = A B, und B d —)— d e —|— e C — B C.
Die Spannung ist in unserem Falle gleich dem Widerstand,
da die Stromstärke 1 Ampere ist, weshalb sie als Senkrechte zu
A B in A nach unten und oben aufgetragen wird. Die Gesamt­
länge entspricht der Länge A C, da wir dieselben Längeneinheiten
für die Einheit der Spannung nehmen, (1 Volt = 1 Ohm in diesem
Falle) die Endpunkte heißen 1 und O, A l = A O = A B .
Errichten wir auch in C eine Senkrechte und projizieren uns
den Punkt O hinüber, erhalten wir die Strecke C K nach abwärts,
so daß uns 1 A die positive Spannung des einen Poles zu null,
die Strecke C K die negative Spannung des Poles zu null gibt
—
83
—
Da die Größe der Spannung positiv von null aufwärts und
negativ von null abwärts angegeben wird, der Nullpunkt aber
naturgemäß dort liegen muß, wo der W iderstand zum positiven
wie zum negativen Pole derselbe ist, in unserem Diagramme im
Punkte B, findet man graphisch die Spannung irgendeines Punk­
tes auf null, wenn man das Produkt von Stromstärke und
W iderstand, in unserem Diagramme W iderstand allein, in dem
betreffenden Punkte aufwärts, wenn die Spannung positiv, nach
abwärts, wenn die Spannung negativ ist, aufträgt.
Die Größe der Spännungsdifferenz der Punkte A und B ist
daher durch die Strecke A 1, die der beiden Punkte a B durch
a h, von c b durch b g, von c B durch c f dargestellt.
Vom Nullpunkte zum negativen Pole ist die Spannungs­
differenz der zwei Punkte B d des Leiters durch d i, von B c
durch c j, von B C endlich durch C K ausgedrückt.
Verbindet man die Punkte L, h, g, f, B, d, j, K, so erhält
man eine gerade Linie, wodurch sich mit Hilfe der Lehrsätze
über die Aehnlichkeit, der Dreiecke auch geometrisch der Beweis
für die Richtigkeit der eingangs aufgestellten Formel erbringen
läßt. Da aber nicht immer die Spannungsdifferenz auf dem Null­
punkte des Leiters gesucht wird, häufiger aber die Spannungs­
differenz des Endpunktes der Leitung mit irgend einem Punkte,
oder überhaupt nur der Spannungsabfall zweier beliebiger Punkte,
so projiziert man sich die Endpunkte dieser Strecke auf die
Linie 1 k, und von dieser auf die Strecke 1 O, wo die Ent­
fernung der beiden Punkte den Spannungsverlust angibt.
Einfacher geschieht dies in Fig. 38. Auch hier nehmen
wir die Stromstärke mit 1 Ampere an, so daß die Spannung
zwischen zwei Punkten des Leiters gleich dem W iderstande des
eingeschlossenen Stückes des Leiters wird. Die W iderstands­
einheit ist gleich irgend einer Längeneinheit gemacht, dieselbe
Längeneinheit mißt auch die Spannungseinheit.
Der Leiter ist in W iderstände abgeteilt und zwar a b, b c,
d e, e f, und f. g.
Diesen W iderständen bezw. Leiterabschnitten entsprechen
die Spannungen a b1( b c1( c dj, d ej, e f! und f gx. Die Span­
nung des ganzen Leiters A G, aber der Strecke a g2.
6V
—
84
—
Etwas weniger einfach gestalten sich alle diese Verhältnisse,
wenn der Strom statt durch einen einfachen Leiter, durch einen
verzweigten fließt.
In Schema Fig. 39 ist ein derartiger Fall dargestellt, in
welchem der Strom seinen Weg aus der Stromquelle in dem
Leiter bis zum Punkte a nimmt, sich dort verzweigt, indem er
durch die Leiter wt i, und w._. i2 fließt und sich im Punkte b
vereinigt und zur Stromquelle zurückkehrt.
Die Stromstärke ist in diesem Falle nur in den unverzweig­
ten Leitern gleich der Klemmenspannung dividiert durch den Ge­
samtwiderstand, in jedem der beiden Einzelleiter i, und i2 ist sie
geringer. Die Summe der Stromstärken in den beiden Einzel­
leitern aber wieder gleich der Stromstärke im übrigen Teil des
Leiters.
Das ist ohne weitere Beweisführung erklärlich, weil ja dei
Strom sich in a teilt, ein Teil des Stromes über w, i„ der andere
über w2 i2 geht. Da am Wege nichts vom Strome verloren gehen
kann, so muss er vereinigt wieder die frühere Stärke zeigen, bezw.
die Summe der beiden Zweigstromstärken dieselbe Größe haben.
Das Stärkenverhältnis der beiden Ströme zueinander ist
aber durch die Widerstände in den Zweigleitern gegeben und
zwar auch hier nach dem Grundsätze, daß durch den Leiter mit
größerem Widerstande der schwächere Strom fließt, durch den
Leiter mit geringerem Widerstande aber der stärkere Strom.
Siehe Beispiel mit den Wassergefäßen — Seite 57.
Die Stromstärken in beiden Leitern verhalten sich also
umgekehrt wie die Widerstände.
Bezeichnen wir die üesamtstromstärke mit J, den Gesamt­
widerstand mit W, die Stromstärke in den beiden Zweigleitem
—
85
—
mit ii und i2, die W iderstände der betreffenden Leiter mit w x
und w2, die Klemmenspannung mit E, so ist nach dem voran­
gehenden :
|=
4
I — i,
.
=
-
i2
»
2.)
3 }
w,
i> = A jlW l.
4.)
w2
i, = 1 - h
5.)
i2 = I — i,
6.)
und wenn wir für i2 in Formel 5, den gleichen W ert der Formel
4 einsetzen
■h = I _ _ ! ü
w2
und indem wir diese Gleichung ordnen.
. __ ___ I . w2
II
W-2 + Wi
i, = I _ iL_WL
w2
ii w2 ii W] _ j
w2
ii w2 + ij Wi = I w2
ii (w2 + Wj) = I w2
I w<>
!l = -----W2 r * ---Wi
Dasselbe ergibt sich auch, wenn wir in die Formel 6 für
ii den gleichen W ert der Formel 3 substituieren.
Darnach erhalten wir nach Ordnung dieser Gleichung
. __
I wt
12 w2 -p w,
Mit Worten, man findet die Stromstärke in einem Zweige,
wenn man die Gesamtstromstärke mit dem W iderstand des an­
deren Zweigstromkreises multipliziert und durch die Summe d fr
W iderstände beider Zweigstromkreise dividiert.
—
24.
86
—
Es wäre die Stromstärke eines Zweiges im zweifach verteil­
ten Leiter zu berechnen, wenn die Gesamtstromstärke 2 Am­
pere, die Widerstände der Zweigleitungen w,, 15 Ohm
und w2, 3 Ohm betragen.
ii = Wt 1+w2Wj
1O = 0.333 Ampere
1 . Wi
i» —- w2 + Wj
i2 = ^ 1O =1.666 Ampere.
Die Stromstärke im Zweigleiter mit 3 Ohm ist daher 1.67
Ampere, im Leiter mit 15 Ohm dagegen 0.33 Ampere, zu­
sammen also wieder 2 Ampere.
Wir wissen, daß das Leitungsvermögen im umgekehrten
Verhältnis zum Widerstand steht Das Leitungsvermögen
ist also die reziproken Größe, des Widerstandes und wird
ausgedrückt:
Leitungsvermögen = wjder'stand
Aus dem Ohm’schen Gesetze ergibt sich daher, daß die
Stromstärke gleich ist der Spannung mal dem Leitungsver­
mögen oder nach unserer letzten Feststellung
I = E . - w1Hätten wir nun in einem verzweigten Leiter die Gesamt­
stromstärke zu berechnen, so darf dies nicht geschehen, in­
dem wir die Spannung durch die Summe aller Einzelwider­
stände dividieren, weil der Widerstand der beiden Leitungs­
zweige nicht aus der Summe beider besteht, sondern infolge
der Querschnittvergrößerung kleiner als der einer einzelnen
Leitung sein wird.
Anders ist es, wenn wir den Widerstand aus den Leitungs­
vermögen berechnen.
Das Gesamtleitungsvermögen der beiden Zweigleitungen
ist gleich der Summe der einzelnen, daher auch die Summe
der einzelnen reziproken Widerstände, also:
—
87
—
H
w x +1 Jw i oder:
—
W q “j-
wx
w 2, der Widerstand ist aber gleich dem rezi­
proken Leitungsvermögen und daher
W]
Wg
W2 +W 1
Bezeichnen wir zur Vereinfachung den Widerstand des
außerhalb der Verzweigung liegenden Leiters mit W 3,
W 2 + W , = W3
so bekommen wir die Gesamtstromstärke durch die Formel
1
= ----------- 1 --------------
w8+ W
w*
w li —j,— Wi
oder wenn man dieselbe reduziert
E . (w2 -j~ Wi)___________
I = W3
(w2 + Wi) + Wi w 3
Vermehrt man die Zahl der Stromabzweigungen, so lautet
die Formel (unter der Annahme, daß die Zahl der Zweigstromleitungen 4 ist und die W iderstände jeder einzelnen
mit Wj, w ?, w 3, w 4 bezeichnet werden):
_____________________________ E________________________________
T ir
W3
1
- jr
.
W j W .2 W 3 W 4
w.. W3 W4 -f- Wi W3 W4 -j- Wi W- W4 - J - Wl w 2 w3
und reduziert:
E (w> W3 W4 — Wi W3 W4
Wi Wg w 4
Wi w» 3)
W3 (w 2 W3 W4^W !W 3 W4-j-W] W2 W4 —j—Wj W, W3) + Wl w 2 w 3 w 4
Die Schreibweise dieser Formel sieht recht kompliziert aus
und läßt sich in dieser Form auch schwer merken, weshalb
wir für das häufig vorkommende Produkt aller Zweigwider­
stände den Buchstaben n setzen.
w x w2 w 3 w 4 = n
deshalb is t :.
n
w« w3 w 4 = ---Wl
Wi w 3 w 4 = —n
Wi w 2 Wi =
88
w3
—
und
n
w, w< w 3 ----—
w4
Die neue Schreibweise ist dann
E (JL -j-JL + J L - f J L \
Vw, w8 w3 w4 /
W3 (-?+ —
4- —
+ —
) -T- n
\W !
W2
W3
W4/
In W orten:
Die Gesamtstromstärke im verzweigten Stromkreise ist
gleich dem Produkte aus der Klemmenspannung mal der Summe
aus dem Produkte sämtlicher Zweigwiderstände gebrochen
durch den Widerstand des ersten Zweiges plus dem Pro­
dukte aller Zweigwiderstände gebrochen durch den Wider­
stand des zweiten Zweiges plus usw., das ganze dividiert
durch die Summe aus dem Produkte des Widerstandes im
unverzweigten Leiter mal der Summe aus dem Produkte sämt­
licher Zweigwiderstände gebrochen durch den Widerstand
des ersten Zweiges plus dem Produkte der Zweigwiderstände,
gebrochen durch den zweiten Zweigwiderstand plus, usw.*
vermehrt um das Produkt der Zweigwiderstände.
Diese Formel ist ziemlich langwierig weshalb man sich
den Gesamtwiderstand der Zweigleitung separat berechnet
und den anderen Widerstand hinzuaddiert.
Bezeichnen wir den Gesamtwiderstand der Zweigleitung
mit Wn dann die unverzweigte Leitung mit Wi, den Gesamtwiderstand der Leitung mit W so ist:
wt w j w3 w4__________________
Wn = Wg_______________
W3 W4 4 “ W1 W3 W 4 4 " w l Wt W4 -f- Wi w 4 w 3
n
oder Wn
n j __ n_ j ___n_ , _n_
w, ~ w2 w3 _r w4
W - W, 4- Wn und endlich:
I = WE
Für die Berechnung der Stromstärke in den einzelnen Zweig­
leitungen, wenn deren mehr als zwei sind, gilt als Grundlage
—
89
-
daß die Stromstärken sich verhalten wie die Leitungsver­
mögen der einzelnen Leitungszweige.
Daher ist die Stromstärke in einem Leitungszweig gleich
der Gesamtstromstärke mal dem Leitungsvermögen dieses
Zweiges dividiert durch das Produkt der Leitungsvermögen
aller Zweige.
Nachdem das Leitungsvermögen nichts anderes ist, als der
reziproke W iderstand, schreibt man diesen Satz mit Bezug
auf die Stromstärke ix
Wx
—
u. w3
s. w,
Wx -f- w2
reduziert heißt die Formel dann
I . Wj . w» . w3
Wx (Wj w* + Wx w3 -j- w , w3)
und bezeichnen wir das Produkt der Zweigleitungswider­
stände wieder mit n, ist
I.n
uj
»»•;
»»j
Die Stromstärke in einem Zweigleiter ist gleich dem Pro­
dukte aus Gesamtstromstärke mal sämtlicher Zweigwiderstände,
dividiert durch den W iderstand des zu berechnenden Zweiges
mal der Summe aus dem Produkte aller Zweigwiderstände
gebrochen durch den W iderstand des ersten Zweiges plus
dem Produkte der Zweigwiderstände gebrochen durch den
zweiten Zweigwiderstand plus dem Produkte aller Zweig­
widerstände gebrochen durch den dritten Zweigwider­
stand u. s. w.
25.
Es wäre die Gesamtstromstärke in einem verzweigten Leiter
zu berechnen, wenn die Klemmenspannung 200 Volt, die
unverzweigten W iderstände der Zu- und Ableitung 20 und
15 Ohm die einzelnen Zweigwiderstände 10, 20 und 30 Ohm
betragen.
Der Gesamtwiderstand im verzweigten Leiter is t:
—
90
-
W n = ---------- ---------—
— + — -f —
Wj w2 w3
n = 10 X 20 X 30 = 6000
w =
6000
600 - f 300 + 200
Wn = 6000 = 5.45 Ohm.
1100
W = W, - f Wn
= (20 — 15) -j- 5.45
= 40 . 45 Ohm
E
200
•
'“ IT
4 0 .4 5 = 49 Ampere
Die Gesamtstromstärke ist 4.9 Ampere.
26. In einem Stromkreis sind 4 Magnete parallel angeschlossen
Fig. 32. Der Widerstand der Leitung beträgt 20 Ohm, der
Widerstand der 4 Magnetbewicklungen ist 20, 60, 50 und
40 Ohm, die Klemmenspannung ist 15 Volt. Es soll die
Gesamtstromstärke berechnet werden und die Stromstärke
in jedem einzelnen Magneten.
n
Wn
n
n
n , n
w,
w2
W3
W*f
Wn = 2 . 400 . 000
-------268ÖÖÖ------ “ &9B 0hm W = W, + Wn
W = 20 + 8.96 = 28.96 Ohm
und
I
wE
28 ^. 96 = 0.52 Ampere.
Die Gesamtstromstärke ist 0.52 Ampere.
Bezeichnen wir die Widerstände der Magnetbewicklung
mit W], wg, w3 und w4, die ihnen zukommende Stromstärke
mit it, ig, i3 und i4t so erhalten wir:
—
91
—
_________ I .n__________
" = Wl( J L + A + J L + J L )
' W!
W2
0.52
h — 29 (120000 +
1.248.000
" “ 5.360.000 =
I. n
i* —
W3
W4 7
. 20 . 50 . 60 . 40
48000 + 40000 + 60000)
nooo a '
° '233 Ampere
( J L + JL + JL + J ! )
\W i
W|)
w3
w 4/
== 5'1.248.000
'.268,000
1.248.000
n r»no a
" ” 13.400W = °'093 Ampere
I.n
lg =
'j (x Wj
— +. Wj
— + W
—3 + W—4 )/
i.
1.248.000
60.268.000
1.248.000
13 16.080.000 — °-0776 Ampere
I.n
14 =
I n
JT_ , JT_ _L_ JT_\
w2
1.248.000
i4 = 406.268.000
1.248.000
14 10.720.000
w 3 1 w 4/
n i1 , A .
Ampere
Die Stromstärken sin d :
0.233, 0.093, 0.0776 und 0.117 Ampere
Die Summe aller dieser Stromstärken gibt wieder die
Gesamtstromstärke nämlich 0.52 Ampere, nachdem
1 = ii
~r h
+
1*3 ~r 14-
—
92
-
Die Messungen des elektrischen Stromes und die
wichtigsten Meßapparate.
Bei allen vorangehenden Rechnungen mußten wir einige
Größen als gegeben betrachten, mit deren Hilfe wir dann die
übrigen bestimmen konnten. Sind diese Größen nicht von vomeherein bekannt oder gegeben, so müssen sie durch Messungen
bestimmt werden, wozu in der Praxis äußerst genaue und zweck­
mäßig konstruierte Instrumente in Verwendung kommen.
Die Messungen werden auf verschiedene Art vorgenommen,
und zwar die Stromstärke nach der von ihr geleisteten Arbeit,
durch die chemische Zersetzung eines Elektrolyten oder durch
ihre dynamische Wirkung.
In beiden Fällen ist die Stromstärke direkt zu erhalten, da
das Gewicht der im elektrolytischen Prozesse ausgeschiedenen Stoffe
im direkten Verhältnisse zur Stromstärke steht und zwischen der
dynamischen Wirkung und Stromstärke dasselbe Verhältnis herrscht
Für unsere Zwecke in der Praxis kommen aber lediglich die Meß­
apparate des letzten Prinzipes in Betracht, da die chemischen
Prozesse längere Zeit dauern, auch eine größere Anzahl Neben­
apparate hierzu erforderlich sind, wie Präzissionswagen etc.
Als einfachstes Prinzip eines Meßinstrumentes ist das Gal­
vanometer zu betrachten, welches wir in Fig. 6, zur Darstellung
brachten. Dasselbe besteht aus einer Magnetnadel, welche dem
Einflüsse des elektrischen Stromes unterworfen ist, indem ein
Metallbügel dieselbe einschließt durch den der Strom geführt
wird. Dieses Instrument wird gewöhnlich nur zum Nachweise des
—
93
—
Stromes und zur Bestimmung der Stromrichtung verwendet. Figur
40 gibt eine schematische Darstellung seiner Wirkung.
Ist N der Nordpol und S der Südpol der Magnetnadel, so
l: fließt der Strom in der Richtung des Pfeiles. Allgemein sagt man
I: daher:
Liegt der Draht über der Magnetnadel und ist die Strom­
richtung jene vom Südpol zum Nordpol, so wird der Nordpol
l.der Nadel nach links vom Drahte abgelenkt.
Auf diese Art läßt sich die Polarität bestimmen.
Um das Vorhandensein sehr schwacher Ströme nachzui; weisen, muß die Wirkung derselben auf die Magnetnadel ver­
vielfacht werden, weshalb man die Zahl der Drahtwindungen
»vermehrt. Ein derartiges Galvanometer stellt uns die Fig. 41 dar.
Fig. 41.
ln der Spule, welche aus vielen und dünnen Drahtwindungen
: besteht, schwingt eine kräftige Magnetnadel, welche häufig, um
I: die Wirkung zu verstärken, aus einem magnetischen Magazin von
mehreren zusammengesetzten Nadeln besteht.
Ein nach aufwärts gerichteter Zeiger spielt an einer Grad­
einteilung. Das Zeigergewicht ist nach unten durch ein kleines
!Laufgewicht möglichst ausgeglichen, die Nadel selbst schwingt
;auf Schneiden fast reibungslos.
Zum Anzeigen der Stromstärke werden die Instrumente
i anders gebaut. Ihre Konstruktion hängt im wesentlichsten von
:der zu messenden Stromstärke, in erster Linie aber von der
'Gattung des Stromes ab.
Für Gleichstrom verwendet man Instrumente, in welchen die
5Ablenkung einer Magnetnadel durch den Strom, die Ablenkung.
: einer stromdurchflossenen Spule von einem Elektromagneten, für
—
94
—
Wechselstrom die Abstoßung zweier Spulen oder die durch Er­
wärmen beim Stromdurchgang hervorgerufene Längenveränderung
eines Drahtes zur Strommessung benützt werden. Natürlich kann
man die beiden letzten Instrumente auch für Gleichstrommessungen
verwenden.
Die Instrumente iu welchen die Magnetnadel verwendet
wird, nennt man allgemein Boussolen, bezw. nach ihrer speziellen
Konstruktion entweder Sinus oder Tangentenboussolen.
Die Sinusboussole Fig. 42 besteht aus einer mit Windungen
versehenen kreisförmigen Spule, welche um die vertikale Achse
durch einen Knopf drehbar ist
In der Mitte dieser Drahtringe schwingt eine Magnetnadel
über einer Skala. Bei den Messungen wird der Apparat so ein­
gestellt, daß die Magnetnadel auf 0 zeigt. Die Drahtringe werden
durch den geränderten Knopf gleichfalls gedreht und in eine
solche Stellung gebracht, daß sie sich mit der Magnetnadel decken,
die vertikale Ebene der Drahtringe also gleichfalls in der Meridian­
ebene liegt, die Richtung von Süd nach Nord einnehmend.
Am Apparat selbst ist eine Wasserwage oder auch ein Lot
mit Spitze angebracht, damit die genaue Vertikalstellung der
Drahtringe kontrolliert werden kann. Zur Einstellung dienen 2
Schrauben an den drei Füßchen.
Schaltet man die Drahtringe in den zu messenden Strom­
kreis ein, so wird die Magnetnadel abgelenkt. Darauf dreht man
die Spule der Nadel nach, wobei diese neuerdings flieht. Die
Spule wird nun so lange der Nadel nachgedreht, bis diese in Ruhe
verharrt wenn die Drahtringe dieselbe decken.
—
95
—
In diesem Falle ist die Anziehung der erdmagnetischen Kraft
gleich der abstoßenden Kraftwirkung der Spule, weil die von
beiden im entgegengesetzten Sinne beeinflußten Nadel in dieser
Stellung im Gleichgewichtszustände, also in Ruhe verharrt.
Da die Spule unmittelbar über der Nadel steht, wirkt sie
mit ihrer ganzen Kraft. Der Ausschlag der Nadel ist daher
größer als bei der nachfolgenden Tangentenboussole, an welcher
die Spule feststeht die Einwirkung der letzteren auf die Nadel
nach Ablenkung derselben geringer wird, weshalb auch der Aus­
schlag der Nadel kleiner bleibt als bei der Sinusboussole.
Fig. 43.
Fig. 43 gibt eine Darstellung des Kräfteparallelogrammes in
, welchem die abgelenkte Magnetnadel die Richtung o a p einnimmt,
in welcher Stellung ihre Symetrale mit der, der Drahtwindungen
!zusammenfällt. Die Kraft (J) der letzteren wirkt daher vom
i Punkte a aus und ist in ihrer Richtung und Größe durch die
i: Strecke a d gegeben.
J = a d.
Hierdurch bildet a. d. eine Komponente der Kraftwirkung
lauf die Nadel und es muß, da sich diese in Ruhe befindet, durch
I den Gleichgewichtszustand der beiden auf sie einwirkenden Kräfte
i (erdmagnetische Kraft M und Stromstärke J) auch die entgegen­
gesetzte Komponente a c gleichgroß sein.
Daher J = a c.
—
96
—
b a ist parallel zu N S, weshalb < a dem < ß gleich ist.
Winkel ß und < c b a sind als Wechselwinkel gleich und
daher auch < « = < c b a
Im Dreiecke a c b ist a c = M sin c b a, oder wenn wir
die gleichen Werte einsetzen, für a c = J und für < c b a = < a
J = M sin «
Da es uns darum zu tun ist, den Wert für J zu finden
müssen wir uns vor Gebrauch des Instrumentes die Instrumentkonstante M suchen. Diese ist für ein Instrument und einen be­
stimmten Orte eine unveränderliche Größe und wird am Instru­
mente selbst gefunden, wenn man den Ausschlagswinkel der
Nadel für die Einheit der Stromstärke abliest und ihren rezipro­
ken Wert nimmt.
denn M = —sinr-*----a
Mit dieser gefundenen Konstante hat man bei den fol­
genden Messungen die aus den trigonometrischen Tabellen für
den erhaltenen Ausschlagswinkel herausgeschriebenen Wert zu
multiplizieren, wodurch man die Stromstärke erhält.
Die Tangentenboussele ist einfacher konstruiert (Fig 44) und
Fig. 44.
besteht aus einem vertikalen Drahtringe der im Gegensatz zu dem
der Sinusboussole nicht beweglich sondern fest angeschraubt ist.
Die übrige Einrichtung ist dieselbe.
In den vertikalen Drahtringen, deren Ende natürlich mit
zwei Klemmschrauben zum Anschlüsse an das Leitungsnetz ver­
bunden sind, schwingt in der horizentalen Ebene eine Magnet­
nadel über einem Zifferblatte mit Gradeinteilung. Dasselbe ist
—
97
—
an dem Drahtringgestell derart adjustiert, daß die vertikale Symetralebene gerade durch die Verbindungslinie zwischen denO 0 und
dem 180° der Blatteilung geht. Bei der Verwendung des In­
strumentes ist dasselbe so zu stellen, daß die Spitzen der von
Süd nach Nord gerichteten Magnetnadel genau auf 0°, bezw. 180°
zeigen. Die genaue Horizontalstellung geschieht nach einer
Wasserwage oder einem am Instrumente angebrachten Lote und
Spitze.
Fließt der elektrische Strom durch die Drahtringe, so wird
die Magnetnadel in die angenommene Stellung a. p. (Fig. 45)
Fig. 45.
abgelenkt. Hier kommt sie zur Ruhe infolge Gleichgewichtes der
auf sie einwirkenden Kräfte des Erdmagnetismus und der Kraft
des Stromes in den Drahtringen.
Die an der Spitze der Magnetnadel bei a wirkenden Kräfte
sind daher die anziehende erdmagnetische Kraft M, welche in
ihrer Richtung und Größe durch die Strecke a c dargestellt ist
und die ablenkende Kraftwirkung J des elektrischen Stromes, welche
durch die Strecke a e in Richtung und Größe festgelegt wurde.
S a u n ie r , Lehrbuch der Uhrmacherei Bd. 5.
7
—
98
-
Als Drehkräfte wirken die beiden Komponenten a b und a c.
Da die Strecke a c parallel zu S N liegt, sind die beiden Winkel
a und ß gleich.
< er = < ß.
Da die beiden Kräfte M und J in ihrer Richtung auf ein­
ander senkrecht stehen, ist < ß + < m = 90°.
Die Strecke a f steht auf b e gleichfalls senkrecht, weshalb
auch < d -j- < m = 90°
Es folgt daraus, daß
und
< ß +
daher auch
> m = < <J +
< m
ß “ <t
<t « = < ß
Errichten wir die Senkrechte C b von C aus auf a b, fer­
ner die Senkrechte d e von e aus auf a e, so erhalten wir zwei
rechtwinkelige Dreiecke a b c und a d e .
Im ersteren ist der Winkel y als Wechselwinkel dem Winkel
ß, und dadurch auch dem Winkel o gleich.
Im Dreiecke a b c wird die Strecke a b nach der Formel
gefunden.
a b = M sin o
im Dreiecke a d e die Strecke a e nach der Formel
a e = J cos a
In beiden Fällen bezieht sich die Formel auf den Ausschlagswinkel der Magnetnadel. Da die Strecken a b und a e gleich
sein müssen, weil ja keine Drehung stattfindet und die Nadel in
Ruhe verharrt, so ist:
J. cos « — M sin «
J
sin «
M cos o und nachdem
sin a tg. a ist
cos «
M tg' "•
Weil M für einen bestimmten Ort stets gleich ist, kann bei
der ersten Messung, wenn man einen Strom von der Stärke einer
Einheit durch den Apparat schickt, die zur Berechnung der Strom­
—
99
-
stärke bei den Messungen notwendige Instrumentskonstante ge­
funden werden. Deriinach ist die letzte Form el:
M ist nun die Konstante des Instrumentes und bei jeder fol­
genden Messung erhält man die Stromstärke nach der Formel
J = M tg a
In die zweite Gruppe der Gleichstrommeßapparate gehört
das von Deprez konstruierte Instrument, welches heute wesent­
lich verbessert und in einer Ausführungsform in Fig. 46 und 47
dargestellt ist.
Fig. 46.
-z
Fig. 47
Die Hauptbestandteile dieses Instrumentes sind:
Ein permanenter Magnet m, welcher so gebogen ist, daß
seine Pole einander gegenüberstehen. Diese tragen die beiden
Polschuhe p! und p>, welche innen zylindrisch ausgebohrt werden,
so daß sich in der Mitte der beiden Magnetenden ein aus den
eisernen Polschuhen gebildeter Hohlzylinder befindet, dessen Achse
senkrecht auf dem neutralen Teil des Magneten steht. In diesem
»
7*
—
100
—
Fi«. 49.
Hohlzylinder befindet sich ein Eisenrohr e, welches etwa ein und
einhalb Millimeter rings von der Innenwand des Zylinders absteht
und hier einen Luftraum schafft.
Innerhalb dieses Eisenrohres befindet sich eine flache recht­
eckige Spüle r, welche gewöhnlich aus sehr leichtem Metalle,
Aluminium angefertigt wird. Pieser Metallrahmen ist mit einem
feinen isolierten Draht umwickelt und in der Achse des Zylinders
drehbar, indem sich an seinen'ibeiden Schmalseiten in deren Mitte
Wellenenden befinden, die in .feinen Steinlöchern gelagert sind. An
dem oberen Wellenende stecken auf isolierten Rollen, zwei entgegen­
gesetzt gewundene Spiralfedern Si und S2, deren innere Enden leitend
mit den beiden Drahtenden der beweglichen Spule, und deren äußere
Enden (Klötzchen) mit den Instrumentklemmen verbunden sind.
Die Spiralen sind so eingestellt, daß sie den Drahtrahmen in der
Richtung vom Süd- zum Nordpol halten. Das obere Wellenende
des Rahmens trägt noch einen Zeiger, welcher über einer Skala
schwingt.
—
101
:
-
Fig. 50.
Schaltet man das Instrument in den zu messenden Strom­
kreis, so werden die Drahtwindungen von dem Strom umflossen
und haben das Bestreben, sich auf die Richtung der magnetischen
Kraftlinien senkrecht einzustellen. Diesem Bestreben entgegen
wirken die beiden Spiralfedern, weshalb in irgend einer Stellung
der Gleichgewichtszustand eintritt, da mit der Entfernung von der
Ruhelage die Kraftäußerung der Spule kleiner wird, mit der Dre­
hung jedoch die Spannkraft der Spiralen wächst.
Die Drehkraft welche die Spule innerhalb der magnetischen
Felder gegen die Spiralen auszuiiben vermag, wächst mit der
Stromstärke, weshalb, wenn das Instrument geaicht ist, die Strom­
stärke direkt abgelesen werden-kann.
Dieses Instrument wird gewöhnlich als Milliamperemeter
ausgeführt und um sein Meßbereich zu vergrößern, das heißt, um
es zu ermöglichen, daß auch stärkere Ströme'damit gemessen
werden können’ gibt man dem Instrumente sogenannte Neben­
schlußwiderstände oder-Shunts bei. Diese werden so zwischen
den beiden Apparatklemmen eingeschoben, :daß der eintretende
Strom sich ’ teilt und ein zum Nebenschlußwiderstand umgekehrt
proportionaler Strom durch das Instrument geht.
Da die Nebenschlußwiderstände und der Widerstand * des
—
102
Apparates in bestimmten Verhältnissen zu einander stehen, läßt
sich aus diesen die Stromstärke leicht berechnen.
Zeigt beispielsweise das Instrument ohne Shunt eine Strom­
stärke von 1 Amp&re an und schließt man unter Verwendung des
Nebenschlußwiderstandes das Instrument in einen anderen Strom­
kreis ein, wo der Ausschlag des Zeigers der gleiche ist, so steht
diese Stromstärke zu 1 in demselben Verhältnis wie der Wider­
stand des Instrumentes zu dem des Shunt’s.
Bezeichnen wir die im ersten Stromkreis ohne Shunt ge­
messene Stromstärke von 1 Ampere mit J, die gesuchte Strom­
stärke des zweiten Kreises mit i, den Widerstand des Neben­
schlusses mit w, den Widerstand des Instrumentes mit W und
die Stromstärke im Nebenschluß mit i] so ist
i = i + >i
und: i : i, = w : W.
i . W und.
h ■=-----w
i • Woder.
J. — i +i -----w
J
und reduziert
w
_ i (w_+_W>.
w
Der Widerstand des Shunts und des Instrumentes ist eine
gegebene, konstante Größe und wenn W = 9 Ohm, w 1 Ohm
ist, so lautet diese Konstante
Die mit dem Instrumente unter Verwendung des Neben­
schlusses gemessene Stromstärke ist daher das Zehnfache der
angezeigten.
Durch die Wahl von Nebenschlußwiderständen, die ent­
sprechend kleiner sind als der Instrumentenwiderstand, kann der
Meßbereich nach oben außerordentlich erweitert werden.
Eines der einfachsten Instrumente für die Praxis, wenn
mindere Genauigkeit verlangt wird, ist in Fig. 48 abgebildet
103
Fig 49.
Der um die Drehungsachse des Zeigers konzentrisch gebogene
Eisenkern, schwingt durch einige dicke Drahtwindungen. Eine
Feder übt einen Zug auf den Kern aus, der dem, von den strom­
durchflossenen Drahtwindungen ausgeübten, entgegengesetzt ge­
richtet ist.
Je größer der letztere ist, desto weiter wird der Kern in
die Drahtspirale hineingezogen und da der Zeiger die Bewe­
gung mitmacht, zeigt.sein Ausschlag die Größe der Stromstärke an.
Für schwächere Ströme eignet sich dieses Instrument nicht,
weil der Genauigkeitsgrad nach unten geringer wird.
Bei allen besseren Instrumenten kommt eine Dämpfer-Vor­
richtung zur Anwendung, welche ein rasches Beruhigen des vi­
brierenden Zeigers ermöglicht.
Gewöhnlich verwendet man einen leichten Flügel auf der
Welle des Zeigers, welcher zur Schwingungsebene senk­
recht steht, und durch Ueberwinden des Luftwiderstandes
den Zeiger in seiner Vibration bremst, oder man läßt zwischen
den Polen eines permanenten Magneten eine an der Zeigerwelle
angebrachte Aluminiumscheibe schwingen, welche dieselbe Wir­
kung hervorbringt, indem durch den Einfluß des Magnetfeldes in
der Scheibe Ströme induziert werden, die hemmend auf die Be­
wegung einwirken.
—
104
—
Das in Fig. 49 und 50 dargestellte Instrument von Hartmann & Braun besteht aus einer fest angeordneten Spule, in de­
ren Hohlraume ein Eisenkern in der Form eines hohlen Halb­
zylinders angebracht ist. Diesem gegenüber befindet sich ein
entsprechend kleinerer Halbzylinder aus Eisen, der in sehr feinen
Steinlagern drehbar gelagert ist und den Zeiger trägt Beide
Eisenstücke werden von dem Solenoid in gleicher Weise pola­
risiert, so daß sie sich gegenseitig abzustoßen suchen; es wird
also dem beweglichen Segment, das sich unter dem Einfluß
seiner Schwere im entgegengesetzten Sinne bewegen würde, ein
Drehmoment erteilt, daß von der Stromstärke abhängig ist
Bei diesem Instrument ist eine eigene Luftdämpfung ange­
bracht, indem der mit dem Zeiger verbundene Flügel in einem
möglichst knapp schließenden Gehäuse schwingt, so daß der
Luft zum Ausweichen nur ein sehr geringer Raum übrigbleibt,
die Zeigernadel daher ohne Vibration schwingt. Infolge der kur­
zen magnetischen Achsen eignet sich dieses Instrument auch für
Wechselstrommessungen.
Ein aperiodisches (vollständige Aufhebung der Vibration
des Zeigers durch Astatisierung) Milliamp6remeter derselben Firma,
das sich besonders für den Gebrauch bei elektrischen Uhren­
anlagen eignet, ist in Fig. 51 abgebildet. . Dieses Instrument ist
1:3
Fig. 15.
auch noch mit seitlich angebrachten Sicherungen versehen, wel­
che eine Beschädigung desselben, beim Durchgang zu hoher
Stromstärken, durch rechtzeitiges Unterbrechen des Stromkreises
verhindern.
105
Zu den Instrumenten, welche sich auch zum Messen von
Dreh- oder Wechselströmen eignen, zählt das Torsions Dynamo­
meter von Siemens & Halske. (Fig. 52.)
Fig. 52.
Es besteht aus einer festen Spule S, welche von einer dreh­
baren (A,) aus einer Windung bestehenden, umgeben ist, deren
Stromzuführung in i le Drehachse durch kleine Quecksilbernäpfe
und die darinnen eintauchenden Enden nj und n 2 der drehbaren
Spule hergestellt wird. Die drehbare Spule hängt an einem
Faden F und steht unter der Einwirkung einer Torsionsfeder C,
welche durch einen ränderierten Knopf K mit Zeiger Zj gespannt
werden kann.
Die feste Spule ist zweiteilig, wovon der eine Teil wenige
dicke, der andere viele dünne Drahtwindungen besitzt. Die Spulen
können jede für sich angeschlossen werden.
Durch diese Einrichtung kann man schwache und auch
stärkere Ströme messen.
Ein an der beweglichen Windung befindlicher Zeiger Zj
sbhwingt vor einem Zifferblatt mit der Einteilung.
Vor der Messung wird vermittels des Knopfes an der Tor­
sionsfeder die bewegliche Windung so eingestellt, daß sowohl der
Zeiger an der Feder, als jener an der beweglichen Windung, auf
O einspielt.
—
106
—
Beim Durchfließen des Stromes üben beide Spulen, die
feste und die bewegliche, eine dynamische Wirkung aufeinander
aus, so daß die bewegliche sich drehen und die Torsionsfeder
spannen wird. Der Ausschlagswinkel des Zeigers gibt die Strom­
stärke an.
Als transportables Instrument von guter Qualität eignet sich
das Hitzdrahtinstrument für Untersuchungen auswärtiger Anlagen.
Der Erfinder des Hitzdrahtinstrumentes ist Cardew. Das­
selbe (Fig. 53) besteht aus einem ungemein dünnen Draht, irgend
Fi*. 53.
einer Platinlegiernng oder auch aus Silber, der zwischen den
beiden Abschlußklemmen a, b des Instrumentes gespannt ist. In
der Mitte des Hitzdrahtes ist ein zweiter gleichfalls sehr feiner
Draht c von äußerst geringem Biegungswiderstand befestigt und
führt von diesem senkrecht nach abwärts, bis K. Ein dritter dünner
Draht wird in ungefähr seiner Mitte befestigt, wo er über die Rolle
der Zeigerwelle geschlungen und in einem Winkel von 90° ab­
gelenkt an eine Spannfeder F geschraubt ist. Letztere übt daher
durch die Verbindungsdrähte einen Zug auf den Hitzdraht aus,
welcher ihn zum Abbiegen zwingt, wenn er durch den Strom
beim Durchfließen desselben erwärmt und ausgedehnt wird.
Durch die daraus erfolgende Bewegung, gibt der Verbindungs­
draht dem Zug der Feder nach und bewegt die Rolle mit
dem Zeiger, welcher die Größe der Ausdehnung und damit der
ihr proportionalen Stromstärke angibt. Die Bremsung bewirkt an
diesem Instrumente eine Aluminiumscheibe, welche zwischen den
Polen eines permanenten Stahlmagneten schwingt.
i
—
107
—
Auch die Anwendung dieser Instrumente muß bei der Messung
l stärkerer Ströme unter Verwendung des Nebenschlußwiderstandes
. vorgenommen werden, weil die Erwärmung so groß werden könnte,
:daß der Draht abschmilzt.
Die Spannungsmesser (Voltmeter) sind von gleicher Kon­
struktion wie die Amperemeter, haben jedoch entweder einen hohen
. eigenen Widerstand oder werden aus dem Aniperemeter durch
*Vorschalten von Widerständen dem Zwecke verwendbar gemacht.
Die Spannung wird im Nebenschluß gemessen, weshalb der
' Widerstand der Nebenschlußleitung entweder durch den hohen
'W iderstand des Instrumentes oder durch vorgeschaltete Wider• stände so groß gemacht werden muß, daß die Stromstärke in der
Fig. 54.
—
108
-
Hauptleitung nicht wesentlich teeinfluLt wird. Deshalb zeigt das
Instrument eigentlich die Stromstärke des Nebenschlusses. Da
aber der Widerstand desselben bekannt ist, so findet man die
Spannung nach dem Ohm’schen Gesetz:
e = i . w.
w, der Widerstand des Instrumentes ist in dem Falle ein konstanter
Faktor, weshalb dasselbe auch direkt in Volt geaicht werden kann,
da die Veränderungen von i und e proportional erfolgt.
,Fig. 54 stellt ein aperiodisches Millivoltmeter .der Firma
Hartmann & Braun dar, mit den beigelieferten Shunts. Die Schal­
tung des Nebenschlusses geht aus der Abbildung hervor. Das
Instrument ist tragbar und eignet sich daher zur Kontrolle aus­
wärtiger Anlagen.
Zu den Widerstandsmessungen ist ein Vergleichswiderstand
erforderlich.
Dieser besteht gewöhnlich aus mehreren in einem Kasten
(Fig. 51 und 52) untergebrachten Widerständen, die bifilar ge­
wickelt (ohne Selbstinduktion, siehe diese) und außen an Metall­
schienen angeschlossen sind. Zwischen je zwei solchen Metall­
schienen ist ein Luftraum zur Isolierung und eine holzylinderartige
Erweiterung, welche durch Metallstöpsel ausgefüllt werden kann,
wodurch die dazwischen liegende Widerstandsspule kurzgeschlos­
sen, bezw. aus dem Stromkreis ausgeschaltet wird. (Fig. 55')
Fig. 55.
—
109
—
Um innerhalb eines gewissen Messbereiches alle Wider­
stände kombinieren zu können, bestehen die Spulen aus Wider­
ständen in folgender Reihe 1, ?, 2, 5, 10, 10, 20, 50, 100, 100,
200, 500, 1000, 1000, 2000, 5000. Diese Kombination erlaubt
Widerstandsvergleichungen bis zu 10.000 Ohm, wobei jeder inner­
halb der Grenzen 1 bis 10.000 liegende Widerstand hergestellt
werden kann.
Außer Gebrauch befinden sich die Stöpsel alle in den Boh­
rungen, so daß -sämtliche Widerstände kurzgeschlossen sind.
Will man mit dem Rheostaten beispielsweise einen Widerstand
von 5487 Ohm hersteilen, so zieht man die Stöpsel am Wider­
stand 5000, ferner an beiden Widerständen 200, dann von Wider­
stand 50, 20,10, 5 und 2 Ohm. Diese sämtlichen Widerstände sind
nun hintereinander geschaltet und summieren sich :
5000 + 200 -f 200 + 50 + 20 -f 10 + 5 + 2 == 5487 Ohm
So läßt sich auch jede beliebige Kombination zusammen­
stellen. Diese Widerstände haben den Nachteil, daß sie nicht
allmählich eingeschaltet werden können, sondern sprungweise.
Fig. 56.
Aus diesem Grunde werden für manche Zwecke die
Dekadenwiderstände mit Kurbelschaltung der Firma Hartmann
& Braun verwendet. (Fig. 56,) Diese bestehen aus mehreren
gleichen Widerständen in den Abstufungen von 0.1, 1, 10, 100,1000,
oder 10000, so daß die Widerstandsänderung in regelmäßiger
.
—
110 —
'Stufenfolge ohne Unterbrechung ganz allmählich in den Intervallen
der Einheit jeder Dekade aus.^eführt werden kann.
Eine andere Art von Vergleichswiderständen bilden die
«Gleitwiderstände von Abrahamson in Berlin. (Fig. 57 .)
Der Widerstanddraht dieses Apparates liegt in Spiralnuten
•eines Isolators, gewöhnlich eines zylindrischen emaillierten Stahl­
rohres, dessen Umfang ein Schraubengewinde bildet, ln diesen
. Vertiefungen liegt der Draht, von dem ein Ende mit einer Anschluß­
klemmschraube verbunden ist. Die zweite Klemme steht mit einer
Feder in leitender Verbindung. Diese Feder läßt sich auf einer pris­
matischen Führungsstange parallel zur Spule verschieben und liegt mit
ihrem freien Ende an dem Widerstandsdrahte auf. Um einen sicheren
Kontakt mit demselben zu ermöglichen, ist der Länge nach an
dem Isolierkörper eine Nute vorgesehen, so daß die einzelnen
Windungen des Widerstandsdrahtes an dieser Stelle hohl liegen.
Ein Zeiger an der Kontaktfeder, ferner eine geaichte Skala am
Apparat lassen erkennen, wie gross der Widerstand der zwischen
Klemmen und Feder eingeschlossenen Drahtringe ist.
Diese Widerstände eignen sich auch als Regulierwiderstände
zur Variierung der Stromstärken im Netze und können daher als
Schalttafelwiderstände Verwendung finden, da sie ihrer kompendiösen Bauart wegen äußerst wenig Platz beanspruchen.
Einen Universalgleitwiderstand dieser Art zeigt hier Fig. 58.
Er besteht aus einer Kombination zweier Gleitwiderstände von ver­
schiedenen großen Widerständen und verschiedener Belastungs-
- -
11
!
—
Fig. 58.
fähigkeit, die mittelst einer Verbindungslasche nach Bedarf in ver­
schiedener Schaltung, hintereinander (Serie), parallel (Nebenschluß)
oder Separatschaltung jedes einzelnen Widerstandes benützt werden
können.
Diese Widerstände ermöglichen die präziseste Feinstellung
des zu regulierenden Stromwertes und erlauben durch ihre Viel­
seitigkeit die ausgedehnteste Anwendung.
Fig. 59.
Zum Schlüsse wäre noch ein Vergleichswiderstand Fig. 59
zu erwähnen, welcher dem vorher besprochenen Widerstand ähn­
lich ist und aus einem gerade ausgespannten W'iderstandsdraht
besteht, der übereiner Skala liegt. Jedes Ende des Drahtes ist mit
einer Klemme verbunden, die dritte Klemme steht mit einem ver­
schiebbaren Messer in Verbindung, das mit seinem kantigen Teil
auf dem Drahte aufliegt und den Strom ableitet. Durch Ver­
—
112
—
schieben dieses Messers kann also die Länge des Drahtes und
dadurch des Widerstandes verändert werden und läßt sich auf
der unter dem Drahte und Messer, befindlichen Skala ablesen.
Die Bestimmung des Widerstandes eines Leiters im Ver­
gleichswege durch diese Rheostaten, basiert auf einer Grundlage
die im Nachstehenden erläutert werden soll.
Werden an einem verzweigten Leiter die beiden Zweige
noch einmal durch einen Leiter verbunden (Fig. 60), so kann das
Verhalten des Zwischenleiters, der sogenannten Brücke ein ver­
schiedenes sein. Herrscht zwischen den Endpunkten derselben eine
Spannungsdifferenz, so wird sie von einem Strom durchflossen,
der in der Richtung von der höheren Spannung zur niederen
geht. Die Spannungsdifferenz der beiden Endpunkte der Brücke
hängt von den Widerstandsverhältnissen der durch dieselben er­
haltenen Abschnitte der Zweige ab, und kann unter einer Be­
dingung gleich 0 sein, wodurch der Leiter stromlos wird und
unterbrochen werden kann, ohne die Stromverhältnisse in dem
übrigen Leitungsnetz zu beeinflussen.
Denken wir uns in der Leitung in Fig. 56 eine Gesamt­
stromstärke von 6 Ampere, die Widerstände der Leitungs­
zweige zusammengesetzt aus den Leitungsabschnitten a und
b mit 8 Ohm, die von c und d mit 4 Ohm, so ist das
Verhältnis der Stromstärken für den
Leiter a + b
W* + Wj
wobei ii, die Stromstärke im Leiter a + b, W] der Wieder­
stand dieses Leiters, w8 der Widerstand des Leiters e+ d ist
—
113
6 .4
—
11 = 8~+4 =
_ .
,
AmPere-
Die Stromstärke im Leiter e + d ist:
i, = J — ii = 6 — 2 = 4 Ampere.
Denken wir uns, daß der Leiter a einen Widerstand von
6 Ohm, der Leiter b, 2 Ohm, der Leiter c, 2 Ohm und der
Leiter d gleichfalls 2 Ohm hat, so ist der Spannungsverlust
zwischen A C größer als zwischen A D.
Die Spannung des Punktes D wird also größer sein, als
die des Punktes C, weil ihre Differenz zur Spannung A
kleiner ist als die des Punktes C.
Der Spannungsverlust ei für den Leiter a is t:
ei = ii wi = 2 X 6 = 12 Volt.
Der Spannungsverlust e2 für den Leiter c ist:
e. = i2 w 2 = 4 X 2 = 8 Volt,
so herrscht zwischen den Punkten C und D eine Spannungs­
differenz von
12 — 8 = 4 Volt,
daß heißt der Punkt D hat eine um 4 Volt höhere
Spannung als C.
Der Strom wird sich im Punkte D neuerlich teilen und
durch den Leiter g zum Leiter b fließen, der andere Teil über d
nach B gehen, wo sich beide vereinigen. Im Punkte B herrscht
zu allen anderen Punkten der Leitung eine niedrigere
Spannung. Der Spannungsverlust im Leiter b ist aber nicht
mehr derselbe als er wäre, wenn die Brücke wegbliebe, da
sich das Produkt i X w ändert, indem der Faktor i durch
das Hinzutreten des Stromes, welcher über die Brücke
fließt, sich vergrößert.
In unserem Falle sind die Widerstände der Leitung b und d
gleich, so ist es natürlich, daß jene Strommenge durch die
Brücke fließen muß, welche notwendig ist, den durch
den Leiter b fließenden Strom auf dieselbe Stärke zu
bringen, die er im Leiter d besitzt. Dadurch wird der
Spannungsfall im Leiter b dem im Leiter d gleich gemacht.
Um den Leiter g stromlos zu machen, darf an den Punkten
C und D keine Spannungsdifferenz herrschen, es muß also
der Spannungsabfall von A nach C derselbe sein, als von
Saunier Lehrbuch der Uhrmacherei Bd. 5.
8
—
114
—
A nach D, ferner von C nach B derselbe, wie von D nach B.
Mit anderen W orten: Das Produkt aus Stromstärke und
Widerstand muß im Leiter a gleich sein dem in e, ferner
im Leiter b dasselbe wie im Leiter d.
Da die Stromstärke von a gleich der von b ist, die von c
gleich der in d, so erhält man die Formel
Wi
w?
w.
w,
worin wj der Widerstand von a, w der von b, w 3 der
von e und w 4 der von d ist.
Sind uns nun drei dieser Widerstände bekannt, so läßt sich
mit Hilfe dieser Proportion der vierte bestimmen.
Die Methode der Wheatston’schen Brücke zur Wider­
standsbestimmung ist die Anwendung dieses Gesetzes.
Sollte der Widerstand einer Magnetspule (M) gemessen werden
(Fig. 61), so schaltet man sie zwischen der Klemme a des
Gleitwiderstandes und der Klemme b eines Galvanometers g.
Der zweite Draht des Galvanometers ist mit der auf dem
Widerstandsdrahte verschiebbaren Feder f verbunden. Von
der Klemme b weg führt ein Draht zu einem bekannten
Widerstande w, von diesem weg zur Klemme C des Wider­
standsdrahtes. Die Klemmen a und c sind ferner mit den
Polen einer Stromquelle verbunden, welche eine dem zu
messenden Widerstand entsprechende, nicht zu starke
Spannung hat.
-
115
—
Damit in die Brücke kein Strom fließe, müssen die Wider­
stände der einzelnen Leiterteile sich verhalten nach der
Proportion
m :w = a f:fc
Solange dieses Verhältnis nicht erreicht ist, gibt das Galvano­
meter einen Ausschlag.
Man verschiebt also die Feder f bis die Nadel in Ruhe
verharrt und hat damit das Widerstandsverhältnis der beiden
Abschnitte des Widerstandsdrahtes, dem der Spule und dem
bekannten Widerstande gleich gemacht.
E ist also a f : f c = m : w
und m daher
w : af
w ist der bekannte Widerstand, die Längen a f und f c
können an der Skala abgelesen werden.
Das Resultat wird umso genauer, je geringer der Unter­
schied zwischen m und w ist, weshalb man die Messung
wiederholen soll und den Widerstand w dann der vorher­
gefundenen Größen von m gleichmacht.
Das Galvanometer muß sehr empfindlich sein, um auch das
Vorhandensein der geringsten Brückenströme noch feststellen
zu können. Nach welcher Richtung man die Feder am
Gleitdrahte verschieben muß, zeigt uns das Galvanometer
gleichfalls an, weil die Ausschlagsrichtung seiner Nadel auch
von der Stromrichtung bestimmt ist. Die indirekte Wider­
standsmessung kann auch mit zwei Instrumenten vorge­
nommen werden, wenn man Spannung und Stromstärke
mißt und hieraus den Widerstand berechnet.
E
W = -----:----1
Hierzu sind genaue Voltmeter und Amperemeter erforderlich.
In den transportablen Universalmeßinstrumenten Fig. 62, der
Firma Hartmann & Braun, sind diese Instrumente vereinigt, be­
sitzen aber noch eine abnehmbare Wheatstonsche Brücke und
die nötigen Nebenschluß und Vorschaltwiderstände, so daß man
mit ihnen Spannungen, Stromstärken und Widerstände messen
8*
—
116
—
kann, aber auch, da noch das Voltmeter eine Ohmskala für be­
stimmte Spannungen besitzt, die Isolationswiderstände unter
diesen Spannungen bestimmen kann.
Die Instrumente sind aperiodisch ausgeführt und basieren
auf dem Deprez’schen Drehspulensysteme.
Bei Vergleichsmessungen mit der Wheatstonschen Brücke
dient das Amp£remeter als empfindliches Galvanometer.
Bei den sogenannten Isolationsprüfern, die zur Messung des
Widerstandes, welchen die Isolation der Leitungen dem Stromübergange in das die Leitung umgebende Medium entgegensetzen, dienen,
befindet sich ein sehr empfindliches Galvanometer in einem Holz­
etui, in dem auch eine konstante Stromquelle, ein oder zwei
Elemente oder auch ein Induktor für Gleichstrom enthalten ist.
Nachdem hier die Spannung der Stromquelle bekannt ist, kann
das Galvanometer direkt auf Ohm geeicht werden.
Dasselbe ist auch der Fall bei Ohmmetern, welche für
bestimmte Spannungen gebaut sind.
—
117
—
Hierzu gehört der Isolationsprüfer zur Verwendung bei der
Netzspannung, das heißt eines Instrumentes, das aus einem Galvano­
meter besteht und für die vorerwähnten Isolationsmessungen unter
Zuhilfenahme des im Netze herrschenden Stromes dient.
Eingehender werden diese Instrumente im Kapitel Leitungs­
störungen bei ihrer Anwendung besprochen.
Magnetismus und permanente Magnete.
Es ist eine allgemein bekannte Tatsache, daß man hartem
Stahl die dauernde Eigenschaft verleihen kann, auf andere Stoffe
diesen voran wieder Eisen und Nickel, eine Kraftwirkung zu
äußern, ohne daß in der stofflichen Beschaffenheit oder der räum­
lichen Größe desselben eine Veränderung wahrzunehmen wäre.
Auf die Ursache rückzuschließen, fällt außerordentlich schwer,
da sie sich nur in ihren Wirkungen beobachten läßt.
Zur Erklärung dieser Erscheinungen stehen uns Hypothesen
zu Gebote, die so verschiedener Art sie auch sein mögen, in
ihrer Verfolgung alle dasselbe Resultat ergeben, weil sie eben von
diesen ihren Ausgang genommen haben. Einer der Erklärungs­
versuche bildet die Grundlage der magnetischen Molekulartheorie,
die in ihrem Wesen eine große Aehnlichkeit mit der Elektronen­
theorie aufweist und deshalb hier an erster Stelle besprochen
werden soll. Nach dieser Theorie bilden diese Moleküle der
magnetisierbaren Körper selbst kleine Magnetchen, die sich in
einem latenten magnetischen Zustand befinden, indem sie
ungeordnet nebeneinander liegen und sich gegenseitig derart
beeinflussen, daß ihre Wirkung nach außen aufgehoben ist.
Diese Annahme wird durch die Tatsache unterstützt, daß
die molekulare Beschaffenheit der Stoffe auf die Magnetisierungs­
fähigkeit einen großen Einfluß ausübt.
118
—
Zur näheren Untersuchung ist es nötig, einige der elementarsten
Erscheinungen des Magnetismus zu beobachten. Hierzu nehmen
wir eine bereits magnetisierte Nadel, welche mit einem Achat­
hütchen auf einer vertikalen Spitze gelagert ist, so daß sie sich
in der horizontalen Ebene frei drehen kann. Diese Nadel wird
sich stets selbst in einer bestimmten Richtung einstellen, so oft
man sie auch aus ihrer Lage entfernen mag. Und zwar zeigt
eine ihrer Spitzen nach dem Nordpol der Erde, die andere nach
dem Südpol. Ihre Richtung ist daher die meridionale. Die
Erde besitzt magnetische Kräfte, welche die Nadel beeinflussen,
und stellt deshalb selbst einen Magnet dar, dessen Pole mit den
geographischen Polen ziemlich zusammenfallen.
Nähert man dieser Magnetnadel den Pol eines Magnetstabes,
so wird ein Ende der Magnetnadel angezogen, das andere aber
mit der gleichen Kraft abgestoßen. Durch entsprechende Erwei­
terung dieser Versuche erkennt man dann, d a ß s ic h d ie g le ic h ­
n a m ig e n P o le a b s t o ß e n , d ie u n g le ic h n a m ig e n an­
z ie h en.
Hierin liegt eirte gewisse Uebereinstimmung mit den Er­
scheinungen der Elektrizität.
Zerbricht man einen Magnetstab und untersucht seine Bruch­
teile, so findet man, daß jeder einzelne derselben wieder
einen Magnet darstellt, bei dem die Polarität der ursprünglichen
gleichgerichtet ist. Fig. 63. Ein annaloges Verhalten, das auch
die einzelnen Metalle der Spannungsreihe in Bezug auf die Pola­
rität zur ganzen Reihe zeigen.
Fig. 63.
Aluminium steht ziemlich am negativen Ende der Spannungs­
reihe,. Kupfer an der positiven Seite, noch höher aber als dieses
steht Silber.
Zu einem Elemente vereinigt, wird Kupfer den positiven
Pol, Aluminium den negativen ergeben. Schließt man aber Kupfer
—
119
—
und Silber zu einem Elemente, so gibt Kupfer nun den negativen
Pol, während Silber positiv bleibt.
Man kann den Magnetstab aber auch mit einer in Serie
geschlossenen Batterie vergleichen, wobei die einzelnen Melekularmagnete die Elemente darstellen. An welcher Stelle man auch
die Batterie unterbricht, bleibt immer der positive Pol des ein­
zelnen Elementes am Ende, der positive Pol der Batterie und
umgekehrt der negative Pol des letzten einzelnen Elementes, der
negative derselben.
Bringt man in die Nähe eines Magneten ein Stück weiches
Eisen, so kann man an diesem gleichfalls eine magnetische Kraft
nachweisen, und zwar besitzt dieses Eisen Pole wie der Magnet,
die auch in gleicher Richtung liegen, so daß der ungleichnamige
Pol dem Magnetpole zugekehrt, der gleichnamige aber demselben
abgewendet ist.
Es besteht also ähnlich wie bei den elektrisch geladenen
Körpern eine Influenzwirkung, indem sich die Molekularmagnete
richten und dem Magneten den ungleichnamigen Pol zukehren.
Durch den Umstand jedoch, daß jeder Molekularmagnet
beide Pole besitzt, ist es nicht möglich, wie bei der influenzierten
Elektrizität, die eine Art von Magnetismus abzuleiten, weshalb im
influenzierten Magneten stets beide Pole enthalten sein müssen.
Auch der influenzierte Magnet kann auf andere Körper
wieder influenzierend wirken und da sich stets die ungleich­
namigen Pole gegenüberstehen, findet eine kräftige Anziehung
statt. Dies wird am besten ersichtlich, wenn man einen Stahl­
magnet in Eisenfeilspäne oder sonstige kleine Eisenstückchen
taucht, welche kettenartig an den Polen hängen bleiben und
Strahlen bilden. Sie sind einem zweifachen Einflüsse der
magnetischen Kräfte unterworfen; dem der Anziehung der ungleich­
namigen Pole, (Bildung der Kette) und dem der Abstoßung der
gleichnamigen Enden der Glieder, (Scheidung in Strahlen. Fig. 64.)
Entfernt man die Eisenstücke vom Magneten, so verlieren
sie die ihnen influenzierte Kraft und werden wieder unmagnetisch.
Dagegen bleibt bei influenzierten Stahlkörpern ein Teil des
Magnetismus zurück, der umso größer ist, je öfter man sie
influenziert. Auch innerhalb der verschiedenen Stahlsorten machen
120
sich in Bezug auf die Grenze der Magnetisierungsfähigkeit größere
Unterschiede geltend. Als für Magnete besonders vorzüglich
geeignet, ist der Wolframstahl an erster Stelle zu nennen.
Fig. 64.
Permanente Magnete sollten deshalb stets aus Wolframstahl
erzeugt werden.
Der Magnetstab ist eine Form des Magneten, welche sich
nicht für alle Zwecke eignet. Es tritt oft die Notwendigkeit ein
die Pole möglichst nahe beisammen zu haben. Eine größere
magnetische Kraft ist aber nur durch längere Stäbe zu erhalten.
Deshalb biegt man letztere Hufeisenförmig, so daß sich die
Pole nähern und beide gleichzeitig auf einen Körper influenzierend
wirken können wodurch natürlich ihr Einfluß wesentlich verstärkt
wird. (Fig. 65.)
Fig. 65.
Fig. 66.
Bringt man an den Polen eines Hufeisenmagneten ein Eisen­
stück an, (Anker) (Fig. 66 ) daß die beiden Pole ganz verbindet, so
—
121
—
ist die Wirkung nach außen eine sehr geringe/ man sagt der
Magnet sei geschlossen.
Zur Verstärkung der Wirkung eines Stahlmagneten kann
man auch mehrere gleichartige Magnete derart miteinander ver­
schrauben, daß die gleichnamigen Pole sich decken. (Lamellen-Magnete). (Fig. 67 u. 68 .)
Fig. 67.
Fig. 68.
Die Kraftäüßerung ist am intensivsten an den Polen und
wird um so geringer, je näher man der Mitte des Magneten
kommt, woselbst die Kraftäußerung nach außen gleich null ist.
Hier werden eben die Molekularmagnetchen durch ihre influenzierende und sich gegenseitig bindende Wirkung der nach den
Enden zu liegenden Molekularmagnetchen derart beeinflußt, daß
sie nach außen keine Wirkung ausüben können.
Die Pole eines Magneten beeinflussen sich aber gegenseitig.
Sehr anschaulich wird dies klar, wenn man auf einen horizontal
gehaltenen Papier Eisenfeilspäne streut und einen Stabmagneten
von unten dem Papiere nähert. Erschüttert man das Papier, so
ordnen sich die Feilspäne in Linien, welche die einzelnen Punkte
der Pole miteinander verbinden, indem sie Kurven bilden. (Fig. 69.)
Fig. 69.
-
122
-
In diesen Linien, den K r a f tlin ie n , konzentrieren sich die
Kräfte, deren Richtung in irgend einem Punkte einer Kurve die
Tangenten an diesem Punkte bestimmt.
Bei ungleichartigen Polen vereinigen die Kraftlinien die Pole,
bei gleichartigen Polen streben die Kraftlinien auseinander. (Fig. 70.)
Schon vorher haben wir erfahren, daß die Stücke eines zer­
brochenen Magneten wieder vollständige Magneten darstellen,
also selbst an den in der neutralen Zone der ganzen Magneten
gelegenen Enden des zerbrochenen Kräfte wirken, die früher
nicht beobachtet werden konnten. . Die Kräfte waren also schon
vorhanden, aber durch die entgegengesetzten Kräfte gebunden.
Beim Zerbrechen des Magneten fällt diese Einwirkung weg, die
sich beeinflussenden Kräfte werden frei und können daher nach
außen wirken.
Die nach außen wirkende Kraft eines Magneten ist daher
f r e ie K ra ft und wird als f r e i e r M a g n e tis m u s bezeichnet.
Die Stärke dieses freien Magnetismus hängt von der Zahl
der K r a f t l i n i e n ab. diese von der Art des S to f f e s des Mag­
neten und der an ihm geleisteten M a g n e t i s i e r u n g s a r b e i t
Es läßt sich also von vornherein durch die Wahl eines geeig­
neten Stahles (Wolframstahl ist hierzu der beste) das Resultat
günstig beeinflußen. Doch ist der Magnetisierungsarbeit eine
Grenze gesetzt, in dem jedes Material per 1 cm - Querschnitt
nur eine bestimmte Zahf von Kraftlinien aufnehmen kann. Wenn
deren Maximalzahl also erreicht ist, hätte auch ein weiteres Mag­
netisieren keinen Erfolg mehr.
Durch Versuche wurde eine Formel für die Berechnung der
Tragkraft von Stahlmagneten gefunden, unter der Voraussetzung,
daß diese das Maximum der freien Kraftäußerung erreicht haben»
— 123 —
und zwar ist das Gewicht des Tragmagneten in der Formel auf­
genommen und mit P bezeichnet. Die Last welche man dem
Magneten anhängen kann, bezeichnen wir mit Qu so ist
3
Qu 1033 V p.,
Das Magnetisieren von Stahlmagneten geschieht durch
Streichen mit einem Magneten, wozu sich in bester Weise Elektromagnete eignen, weil diese stärker sind. Das Streichen darf
nur mit einem und denselben Pole vorgenommen werden und
darf nur in derselben Richtung erfolgen (Fig. 71.)
Stahlstäbe und Hufeisenmagnete werden auch sehr kräftig
magnetisiert, wenn man sie mit einem Pole in die hohle Spule
eines sehr kräftigen Elektromagneten hineinhängt.
Der Stahl muß natürlich gehärtet sein, da er sonst in
kürzester Zeit seinen Magnetismus verliert.
Glüht man einen permanenten Magneten aus, so verliert er
ebenfalls den Magnetismus, man muß, um ihn wieder zu magne­
tisieren, zuerst härten und in der beschriebenen Weise neu mag­
netisieren.
Um einem permanenten Magneten ständig seine Kraft zu
erhalten, bezw. diese zu stärken und auf ihre größte Leistungs­
fähigkeit zu bringen, verbindet man seine Pole durch einen weichen
Eisenkern, der in seinen Dimensionen so gewählt ist, daß er die
Pole um etwas überragt, so daß möglichst alle Kraftlinien durch
den Anker laufen. Durch allmähliches Beschweren, indem man
kleine Gewichtchen an den Anker anhängt, kann die Grenze der
Tragfähigkeit etwas hiaaufgeschoben werden.
Durch wiederholtes plötzliches Abreißen des Ankers von
den Polen, wird die Kraft des Magneten geschwächt.
Nach längerer Zeit nimmt dieselbe auch von selbst ab, so
tdaß die Verwendungsdauer der Magnete eine begrenzte ist.
—
124
—
Ein anderer Erklärungsversuch stützt sich auf die Trans­
versalschwingungen eines Stoffes, welcher den Weltraum erfüllt
und der um die Achse eines magnetisierten Körpers derart
schwingt, daß in Folge der Fliehkraft die Teilchen dieses Stoffes
einen Zug an den Polen in achsialer Richtung gegen die Mitte
des Magneten zu ausüben, indem sich die Wellen an dieser Stelle
nach außen zu erweitern trachten. Dasselbe findet ja auch bei
der Rotation der Erde statt, deren Durchmesser am Aequator ein
größerer ist, als von Pol zu Pol gemessen.
Diesem Zuge unterliegen manche Stoffe besonders stark,
indem sie imstande sind, die Wellenlänge derart zu vergrößern,
daß sie den in die Nähe gebrachten Körper einschließen und
durch den Zug zur Mitte beeinflußen.
Diese Theorie entstammt dem Bestreben, alle Kräfte einer
gemeinsamen Ursache zuzuschreiben, deren Folge eine Konzen­
tration der gesamten Zweige der Wissenschaft wäre.
In ähnlicher Weise existieren mehrere Theorien. Wer sich
hierfür interessiert lese J. Zacharias.
Elektromagnete.
Bewickelt man einen Stab aus weichem Eisen mit einem
isolierten Draht und schließt letzteren an eine Stromquelle, so
zeigt der früher gänzlich unmagnetische Eisenstab, so lange er
vom Strome umflossen wird, dieselben Erscheinungen, die man
an einem Stahlmangneten wahrnehmen kann.
Mit einer Magnetnadel oder einem anderen Magneten kann
man auch nachweisen, daß der Eisenstab Pole besitzt, welche
durch die Stromrichtung bestimmt werden, so daß man aus dieser
auf die Polarität der Stabenden schließen kann. Dies ermöglicht
am einfachsten die Amp£rische Schwimmregel:
—
125
—
D e n k t m an s ic h e in e P e r s o n in d e r R ic h tu n g d e s
! S t r o m e s d u r c h d e n L e ite r s c h w im m e n , d a s G e s i c h t
id e m E i s e n k e r n e z u g e w e n d e t, so lie g t d e r m a g n e t i s c h
I N o r d p o l z u r lin k e n H a n d d e s S c h w im m e rs .
In seiner Umkehrung läßt sich dieser Lehrsatz auch zur
I Bestimmung der Stromrichtung verwenden, wenn uns diese
i unbekannt, aber die Polarität des Eisens gegeben ist.
Die magnetische Kraft eines Eisenstabes kann unter
, Umständen bedeutend größer sein als die eines Stahlstabes.
Um dies nachzuweisen, steckt man nacheinander zwei in
ii ihren Dimensionen gleichartige Stäbe aus Stahl und weichem
:! Eisen in eine Magnetspule und magnetisiert jedesmal mit derselben
? Stromstärke.
Beim Stahlstab ist ein langsames Anwachsen des Magi netismus, bis zur Maximalgrenze seiner Magnetisierungsfähigkeit
I. durch den seine Windungen umfließenden Strome zu beobachten.
Beim Unterbrechen des Stromes bleibt aber der Magnetismus
i in ziemlich starkem Maße zurück.
Das weiche Eisen wird dagegen beinahe sofort beim Ein>:■
. schalten des Stromes bis an seine, für die Stromstärke geltende
. Grenze der Magnetisierungsfähigkeit magnetisch, und verliert
I. diese Eigenschaft ziemlich rasch beim Unterbrechen des Stromes.
Ein Vergleich der magnetischen Kräfte ergibt, daß bei gleichen
r Stromstärken das Eisen bedeutend stärker magnetisch erregt wird
i: als der Stahl.
Da die Stärke der magnetischen Kraft von der Zahl der
Kraftlinien abhängt, so läßt sich daraus ableiten, daß durch einen
V.gewissen Querschnitt im Eisen eine größere Zahl von Kraftlinien
t: durchgeht als im gleichen Querschnitte durch den Stahl.
Beziehen wir in unsere Untersuchungen noch das Gusseisen
: ein, welches unter dem Namen Grauguß verwendet wird, so lehren
i. uns diese, daß das Gußeisen in Bezug auf rasches Magnetisieren,
r ohne bedeutende Remanenzwirkung dem Weicheisen näher kommt
als Stahl, die Grenze seiner Magnetisierungsfähigkeit aber weit
i hinter der des Weicheisens zurückbleibt.
Auf diese Grenze der Magnetisierungsfähigkeit übt das
/ Material einen gewissen Einfluß aus, so daß die im Allgemeinen ange­
g eb en en Werte im besonderen Falle nicht immer stimmen müssen.
j;
—
126
Nachdem wir uns in den Kraftlinien den Weg der mag­
netischen Kraft vorstellen solcher Art, daß beispielsweise ein
beweglicher Punkt, dem die Polarität des magnetischen Nordpoles zukommen würde (in Wirklichkeit gibt es keinen solchen,
da wie erwähnt, selbst der Molekularmagnet zwei Pole besitzt),
sich in irgend einer der Kraftlinien in der Richtung vom Nordpol
zum Südpol bewegen müßte, weil er vom Nordpol abgestoßen,
vom Südpol angezogen wird, müssen wir uns auch wieder die
Kraftlinien im Innern des Eisenstabes vom Süd- zum Nordpole
zurückkehrend denken.
In diesem Sinne bilden nun die Zahlen der Kraftlinien, welche
durch den gleichen Querschnitt verschiedener Stoffe hindurch­
gehen, wenn die erregende Kraft die gleiche bleibt, Verhältnis­
werte der Größe der magnetischen Leitungsfähigkeit des betreffen­
den Stoffes bei demselben Querschnitte.
Bringen wir alle diese gefundenen Werte in ein Verhältnis
zu dem gleichartigen Wert irgend eines Stoffes (z. B. Luft), so er­
halten wir die spezifischen Werte, die als m agnetische Permea­
bilität bezeichnet werden.
Das Verhalten der Permeabilität dem Magnetismus gegen­
über ist daher das gleiche, wie das des spezifischen Leitungsver­
mögen der Leiter gegenüber dem elektrischen Strome.
Weitere Versuche ergaben, daß bei gleichem Materiale und
gleichen Dimensionen des Eisenstabes die magnetisierende Kraft
innerhalb gewisser Grenzen in einem direkten Verhältnis zur
Stromstärke und der Zahl der um ihn herumgeführten Draht­
windungen steht.
Nehmen wir an, daß die Windungszahl 200, die Stromstärke
aber 2 Ampere sei, so wird die auf ihn einwirkende Kraft zwei­
mal so groß, wenn die Windungszahl zweimal so groß wird, und zwei­
mal so klein, wenn die Stromstärke die Hälfte wird. Dasselbe ist
auch umgekehrt der Fall. Bezeichnen wir die magnetische Kraft
mit m, die Windungszahl mit n, die Stromstärke mit i, so ist im
zweiten Falle:
oder wie im ersten Falle
m n.i
—
127
—
Die Stärke der magnetisierenden Kraft läßt sich also ausdriicken durch das Produkt: Windungszahl mal der Stromstärke,
kurzweg Amperewindungen genannt.
Man kann also die beiden Faktoren dieses Produktes be­
liebig verändern, solange hierdurch das Produkt nicht selbst ver­
ändert wird, bleibt die magnetisierende Kraft dieselbe.
Sie wächst mit dem Produkte und wird mit ihm kleiner!
Wir haben bereits beim permanenten Magneten gesehen,
daß beispielsweise Eisenkörper, welche in seine Nähe gelangen,
gleichfalls magnetisch werden.
Der Magnet wirkt also influenzierend auf das Eisen ein.
Dieselbe Eigenschaft kommt natürlich dem Elektromagneten
auch zu, dessen Kraftsphäre ebenfalls in weitem Raume die Pole
iumgibt.
Den Raum, innerhalb dessen er auf andere Stoffe induzierend
wirkt, heißt man sein magnetisches Feld, und dies reicht so
weit, als die Kraftlinien des Magneten den Raum durchschneiden.
Da durch die Induktionswirkung in dem dem Magnetpol
genäherten Ende des Eisenteiles der entgegengesetzte Pol indu­
ziert wird, strömen nicht nur von dem Pole des Magneten Kraft­
linien aus, sondern auch von dem induzierten Pole des Eisen­
stückes. Hierdurch wird die Dichte der Kraftlinien, also die Stärke
des magnetischen Feldes wesentlich vergrößert.
Die Zahl dieser' von dem induzierten Magneten ausgehenden
Kraftlinien heißt man die m a g n e t i s c h e I n d u k t i o n .
Auch sie muß bei der Konstruktion von Magneten berück­
sichtigt werden.
Unsere Versuche bei der, mittels des elektrischen Stromes
H/orgenommenen Magnetisierung des Stahlstabes ergaben, daß es
ängere Zeit dauerte, bis der Stahl die gewisse Grenze seiner
nagnetischen Kraft erreichte, daß er einen Teil derselben auch
dann noch behielt, als der Strom ihn nicht mehr umschloß.
Man nimmt an, daß diese Erscheinung durch die größere
Jnbeweglichkeit seiner Molekularmagneten hervorgerufen wurde,
Uso in der Lagerung seiner Moleküle liegt.
Diese Eigenschaft tritt bei gutem weichen Eisen nur in gerringem Maße auf, immerhin wirken auch hier dem Ausrichten
ler Molekularmagnete beim Magnetisieren Widerstände entgegen,
—
128
—
gewissermassen Reibungswiderstände gegen das Ausrichten der
Molekularmagnete, desgleichen auch dem Entmagnetisieren. Die­
sen Widerstand heiß man die Koerzitivkraft.
Beim Ueberwinden dieses Widerstandes wird Wärme ent­
wickelt, welche sich bei häufigem Unterbrechen und Schließen
d«s Stromes summierend unter Umständen unangenehm bemerk­
bar machen kann.
Die Erwärmung im Eisen wird auch durch andere Ursachen
hervorgerufen.
Bei häufigem Oeffnen und Schließen des Stromkreises, bei
raschem Polwechsel durch Stromwechsel, treten in der Eisenmasse
Wirbelströme auf, die nach ihrem Entdecker Foucaultsche
Ströme heißen.
Bei Magneten mit pulsierenden Strömen und Wechselströmen
mit hoher Frequenz sind die Eisenteile aus dünnen Blechstücken zu
machen, die entweder durch den ihnen anhaftenden Zunder von­
einander isoliert werden, oder denen man Papierzwischenlagen
gibt, wodurch das Auftreten der Wirbelströme verhindert wird.
Die Größe der zwischen dem Pole eines Magneten und
einem in seinem Felde befindlichen Eisenkörper herrschenden Kraft
hängt von der Feldstärke und der Entfernung des Körpers vom
Pole ab, so zwar, daß die Anziehungs, bezw, Abstoßungskraft
mit dem Quadrate der Entfernung abnimmt.
Daher ist die Kraft m
__
m — r^ F
worin r die Entfernung der beiden Pole und F die Feldstärke ist.
* Die Feldstärke selbst ist, wie wir schon wissen, die Summe
der Kraftlinien, welche vom Magnetpole ausgehen.
Die Zahl der Kraftlinien hängt von der m agnetisierenden
Kraft, das ist die Amperewindungszahl, ferner von der Perm ea­
bilität des Magnetkörpers und dem Q uerschnitte der Magnet­
körper ab.
Der m agnetische W iderstand, dem Leitungswiderstand
des elektrischen Stromes entsprechend, hängt von dem Quer­
schnitte und der Länge des Magnetstabes ab.
* Hier tritt eine der elektrischen Inlluenz ähnliche Erscheinung auf,
indem durch die Hervorrufung eines stärkeren Feldes eine erhöhte Induktion,
durch diese eine neuerliche Verstärkung des Feldes usw. cintritt, bis eben die
Grenze der Feldstärke für den betreffenden Fall erreicht ist.
—
129
—
Hieraus lassen sich nun die Regeln ableiten, nach welchen
man einen Elektromagneten zu bauen hat, um die größtmöglichste
Leistung zu erhalten. Es ist zu achten auf:
a.
Eine g e n ü g e n d e m a g n e tis c h e In d u k tio n , welche sich
ergibt, wenn: 1. der Anker in seinen Dimensionen derart gewählt
wird, daß die Kraftlinien des Magneten alle durch ihn hindurchgeheri können, ohne zu streuen; aus diesem Grunde muß er etwas
größer sein als die Pole des Magneten, um diese vollständig zu
decken. 2. bei der Anwendung von H u fe is e n m a g n e te n oderT opfm a g n e te n , weil diese eine größere P o ls tä rk e besitzen, indem
sie sich durch m a g n e tis c h e In d u k tio n gegenseitig beeinflussen
und zwar um so mehr, je näher sich die Pole stehen.
b. Auf eine g e n ü g e n d e P e rm e a b ilitä t (magnetische Leitungs­
fähigkeit). 1. durch die Wahl eines geeigneten Eisens, welches
vor der Verwendung sorgfältig geglüht und entzundert werden
muß, 2. durch die Annahme eines möglichst g ro ß e n Q u er­
s c h n itte s des Magnetstabes und Vermeidung ü b e rf lü s s ig e r
L än g en .
c.
Durch die Vermeidung von g rö ß e r e r E rw ä rm u n g ,
weshalb bei Magneten, in denen die Erregung durch Wechsel­
strom (mit hoher Frequenzzahl) erfolgt, Eisenkörper aus dünnen
Blättchen mit Papierzwischenlagen gemacht werden müssen.
(Bei gewöhnlichen Magneten, die durch Gleichstrom erregt
werden, erübrigt sich diese Maßregel.)
d.
Durch eine entsprechend h o h e A m p e re w in d u n g s z a h l,
wobei mit Rücksicht auf die Stromquelle und die Kontakte mög­
lichst geringe Stromstärken verwendet werden sollen.
Die Wahl der Stromstärke hängt von verschiedenen Um­
ständen ab und macht eine nähere Erklärung notwendig.
Im allgemeinen haben wir schon festgestellt, daß die Feld­
stärke mit der Amperewindungszahl wächst. Da aber die Grenze
der Feldstärke durch die spezifischen Eigenschaften des Magnet­
materiales und seinen Dimensionen, ferner durch den Abstand des
Ankers vom Pole, der ja auf den magnetischen Widerstand von
Einfluß ist, bestimmt wird, ist die Zunahme der magnetischen
Kraft nicht in ein direktes Verhältnis zur Amperewindungszahl
zu stellen.
Saunier Lehrbuch der Uhrmacherei Bd. 5.
9
—
130
—
Graphisch dargestellt würde die erzielte magnetische Kraft
eine Kurve ergeben, die anfangs rapid steigt, und später sich ab­
krümmend gegen das Ende der magnetischen Sättigung fast hori­
zontal bewegt, also an dieser Grenze die Mehraufwendung von
magnetisierender Kraft keine merkliche Veränderung der Feldstärke
hervorbringen würde und deshalb geradezu eine Energiever­
schwendung bedeutet. Ueber diese Verhältnisse geben uns einige
Versuche Aufschluß.
Denken wir uns den Raum einer Magnetspule mit einem
Draht von der Stärke d ausgefüllt, so erhalten wir n Windungen,
die mit der Stromstärke i eine Magnetisierungskraft m ergeben.
Es ist
m = i n.
Nehmen wir den Durchmesser des Drahtes mit d/2 an, so
nehmen den gleichen Raum, den früher eine Drahtwindung be­
durfte, 4 Windungen des um die Hälfte dünneren Drahtes ein.
Fig. 72.
Fig. 72.
Die Länge des Drahtes wird deshalb 4 mal so groß, der
Querschnitt 4 mal so klein. Der Widerstand der Spirale,
welcher mit der Länge des Drahtes größer, im Verhältnis zu Zu­
nahme des Querschnittes aber kleiner wird, wächst um das
16 fache.
Ist der Widerstand der Drahtspirale w, deren Länge 1, deren
Querschnitt qu, der spezifische Widerstand S, so ist:
1. S
Wenn also die Länge
spiele 4 mal so groß wird,
wurde, so ist
w=
des Drahtes wie in unserem Bei­
weil der Querschnitt 4 mal kleiner
4 . 1. S
------------qu
4
oder
— 131 —
. 1. S
w = 4- qu
6
Im Stromkreise ist i = ttt
W wobei sich W zusammensetzt
aus W! -j- w, worin Wi den äußeren Widerstand im Stromkreis
und e die Klemmenspannung an der Stromquelle bezeichnet, w
der Widerstand der Spule ist.
Für unsern ersten Fall ist daher
e
i =
Wj + w und daher
n
.
e
,
n . e :— .bezw.
m = ------- 1------- oder m = --------------Wi +
W
W, +
, 1 s
qu
qu
.
n
.
e
ffi -qu wi +j j1 s
Da im zweiten Falle n, viermal so groß ist, qu aber V4, so ist
unter gleichzeitiger Berücksichtigung der übrigen veränderten Werte
4 n e
m =
, 4 2 1 s oder
W i - p --------------qu
4 n e
m = Wj qu
qu - f 4 M s
Bei gleichem Volumen der Magnetspulen wird also die mag­
netisierende Kraft im selben Verhältnis kleiner wie der Quer­
schnitt des Wicklungsdrahtes kleiner wird, wobei die Voraus­
setzung gilt, daß der äußere Widerstand im Leiter möglichst klein
sei. Ist der Widerstand der Spule kleiner als der des Leiters, so
wird dieses Verhältnis in bezug auf die magnetisierende Kraft günsti­
ger, aus welcher Ursache auch bei sehr schwachen Strömen, Spulen
mit dünnem Draht und vielen Windungen verwendet werden.
Wenn der Widerstand im Leiter sehr klein ist, so daß man
ihn einfach vernachlässigen kann, wird die Stromstärke ausschließ­
lich durch den Widerstand der Magnetspule und der angenom­
men, immer gleichen Spannung bestimmt.
Dann tritt bei gleichem Volumen der Spule mit der Ver­
mehrung der Windungszahl im quadratischen Verhältnis die Ver­
minderung der Stromstärke ein, weil der Widerstand zunimmt.
Es geht also die Magnetisierungsstärke im selben Verhältnis her­
—
132
—
unter als die Windungszahl zunimmt, bezw. der Querschnitt des
Wicklungsdrahtes kleiner wird.
Ist der Widerstand des Leiters sehr groß, so läßt sich die
Stromstärke nicht mehr ausschließlich durch die Variation des
Spulenwiderstandes bestimmen, dieser spielt hier eine geringere
Rolle, so daß eine Vermehrung der Windungszahl sogar ein
Steigen der magnetisierenden Kraft hervorrufen kann.
Das günstigste Verhältnis besteht stets dann, wenn der
Spulenwiderstand dem Widerstand im äußeren Leiter gleich ist
Würde man die Windungszahl eines Magneten durch Hinzu­
wickeln neuer Drahtspiralen von gleicher Stärke vermehren, so
bliebe deren magnetisierende Kraft gleich, wenn der Durchmesser
der Spulen nicht vergrößert, sondern deren Länge verändert wird.
Und zwar weil im selben Verhältnis zur Länge des Drahtes
sein Widerstand wächst, wodurch die Stromstärke im gleichen
Verhältnis abnimmt, als die Windungszahl größer wird.
Wäre e die Spannung, i die Stromstärke, w der Widerstand
und n die Windungszahl, 1 die Länge einer Magnetwicklung,
so ist:
m = i .n
. __e
w
Wird die Windungszahl ohne Vergrößerung des Durch­
messers der Spule noch um n vermehrt, also gleich 2 n, so ist
dann auch der Widerstand 2 w, die Stromstärke i/2 die Länge
aber 2 1
1
i
1 ~ 2w — 2
m = — 2 ~~ = i • n, also gleich
wie früher.
Wird der Draht einfach über die Spule gewickelt, so steht
die Länge und damit auch der Widerstand des Drahtes nicht
mehr im gleichen Verhältnis zur Vermehrung der Windungszahl,
sondern es werden, wegen Vergrößerung des Durchmessers, die
Einzelwindungen länger, wodurch der Widerstand wächst, die
Stromstärke aber abnimmt und mit ihr auch die Amp^rewindungszahl kleiner wird.
—
133
—
Eine Verstärkung der magnetisierenden Kraft tritt also nur
dann ein, wenn man das Volumen der Spule vergrößert und bei
gleichbleibendem, eventuell verminderten Widerstand die Windungs­
zahl erhöht.
e.
Durch eine Verminderung der Entfernung vom Pol und
Anker wird gleichfalls eine sehr günstige Kraftanordnung erhalten.
Fig. 73.
Denkt man sich die Bewegung eines Punktes an einem An­
kerhebel mit 8 m/m, die an ihm wirkende Kraft gleich 10 Gramm,
Fig. 73., wobei wir annehmen, dass dieser Punkt denselben Weg
beschreibt als das dem Pole des Magneten gegenüberliegenden Anker­
stück bis zur Berührung mit dem Pole, so ist der Hebel gleich­
armig und der Zug zum Beginn der Bewegung am Magnetpole
ebenfalls 10 Gramm.
Fig. 74.
Machen wir das Verhältnis der beiden Hebelarme wie
1 : 4, Fig. 74, wobei am Hebelarm 1 die Kraft des Magneten, am
Hebelarm 4 aber die zu bewegende Last wirkt*, so muss um die
gleiche Bewegung hervorzurufen, der Arm 1 den vierten Teil der
Bewegung des Armes 4 machen, das ist 2 m/m.
Der Abstand des am Arme 1 wirkenden Ankers braucht
deshalb vom Pole nur 8/4 oder 2 m/m sein.
Nachdem die Anziehungskraft mit Abnahme der Entfernung
ungefähr im quadratischen Verhältnis zunimmt, beträgt sie nun das
16 fache von früher, also 160 Gramm.
Das Uebersetzungsverhältnis im Hebel ist 1 : 4, es wirken
—
134
—
jetzt am Ende des Lasthebels 40 Gramm gegen früher 10 Gramm.
Die Kraft wächst also im selben Verhältnis als die Entfernung
des Ankers vom Pole abnimmt, wenn durch Hebelübersetzung
der Weg der Last gleichbleibend erhalten wird.
Auch dieser Punkt ist von besonderer Wichtigkeit und bei
der Konstruktion von Magneten stets zu beachten.
Arten der Elektromagneten.
Den einfachsten Elektromagneten stellt das Solenoid dar.
die Magnetspule ohne festem Eisenkörper.
Dieselbe wirkt auf ein in ihre Oeffnung gehaltenes Stück
Eisen saugend, indem sie dasselbe in sich hineinzieht und unter
der Voraussetzung, dass die Kraft genügend ist, in der Mitte der
Spule schwebend erhält.
Die Anwendung des Solenoides in der Uhrmacherei erstreckt
sich nur auf einige Spezialfälle und zwar dort, wo es sich darum
handelt, an Wechselstrom mit höherer Periodenzahl einen Mag­
neten anzuschließen, der möglichst lautlos funktioniert oder wenn
man eine Auslösung an irgend einem Apparate stoßfrei elektrisch
betätigen will.
Im übrigen ist der Betrieb mit dem Solenoid unökonomisch,
weil mit ziemlich hohen Stromstärken gearbeitet werden muß, was
schon mit Rücksicht auf die Kontakte vermieden werden soll.
Jedenfalls bieten sie zum Betriebe von Turmuhrenzeigerwerken,
wenn kein anderer Strom als Wechselstrom zur Verfügung steht,
doch einige Vorteile.
Die Eisenkerne, welche in die Spulen eingesaugt werden, müssen
bei Wechselstrom gebohrt und der Länge nach aufgeschlitzt sein,
damit die Entstehung von Wirbelströmen vermieden wird. Bei
4eckiger Spulenöffnung kann der Kern aus einzelnen dünnen
Eisenblechen zusammengesetzt werden, deren je zwei, durch eine
Papierzwischenlage isoliert sind. Auch die Spule, die wegen
der Führung des Kernes gewöhnlich aus Metall gemacht wird,
muß aufgeschnitten sein. Fig. 75.
Der Kern taucht bis zu einem Viertel der Spulenlänge in
dieselbe ein, darf aber wenn die Kraft ausgenützt werden soll,
bei Wechselstrom nicht viel über die Hälfte in die Spule einge­
zogen werden, weil mit der Masse des eingesaugten Eisens die
—
135
—
Selbstinduktion in der Bewicklung der Spule wächst, wodurch die
Stromstärke auf einen geringen Teil ihrer ursprünglichen Höhe
herabsinkt.
Fig. 75.
Aus diesem Grunde ist bei Wechsel und Drehstrom der
Oeffnungsfunke des Kontaktes bedeutend kleiner als bei Gleich­
strom.
Bei Gleichstrom kann der Weg des Kernes besser ausge­
nützt werden, doch liegt keine Veranlassung vor, hier Solenoide
anzuwenden, es sei denn zu irgend einer Auslösung, bei welcher
ein sanfter Zug auf längerer Bahn ausgeübt werden soll.
Fig. 76.
Fig. 77.
Fig. 76 und Fig. 77 zeigen zwei einspulige Magneten, an
welchen durch geeignete Formung der Polschuhe die Möglichkeit
geschaffen ist, die Kraftlinien zur Erlangung eines dichten Feldes
möglichst ohne Streuung durch den Anker zu leiten.
Fig. 78 ist der gewöhnliche hufeisenförmige Elektromagnet,
welcher sehr kräftig wirkt und am meisten zur Anwendung kommt.
Der Topfmagnet Fig. 79 besteht aus einem Eisenrohre, das
am unteren Ende durch eine Eisenplatte verschlossen ist, in deren
—
136
—
Fig. 78.
Mitte ein runder Eisenstab hinaufragt Die Spule befindet sich
innerhalb des Eisenzylinders auf dem Eisenkerne.
Fig. 79.
Dieser Magnet hat eine ungemein starke Wirkung, die nur
noch von der des Magneten in Fig. 80 übertroffen wird.
Fig. 80.
Dieser Magnet hat im allgemeinen die Hufeisenform, seine
Kerne bestehen aber aus 4 in einanderstehenden Röhren, deren
jede von einer Spule umgeben ist, so daß jeder Schenkel 4 Spulen
besitzt.
Bei 15 cm Spulendurchmesser, 17 cm Spulenlänge und einer
Spannung von 18 Volt, soll dieser Magnet aus einer Entfernung
—
137
—
von 1 m/m eine Last von 1000 Klg. anziehen, würde also bei
Verwendung einer verhältnismäßig schwachen Batterie zum An­
trieb selbst großer Turmuhrzeigerwerken genügen.
Fig. 81.
Einen dem Solenoid ähnlichen Doppelmagneten stellt uns die
Fig. 81 dar. Zwei kurze Eisensäulen die miteinander durch einen
eisernen Quersteg verbunden sind, befinden sich unbeweglich in
den beiden Magnetspulen, während ein ebensolcher Teil mit nur
etwas längeren Säulen beweglich in die Spulen taucht.
Die sich gegenüberliegenden Enden der Magnetfüsse sind
abgeschrägt, so dass die Polflächen stark vergrössert sind und auch
bei größerer Bewegung voneinander immer nur einen kleinen Ab­
stand aufweisen. Die Induktionswirkung ist daher wesentlich ver­
größert und das Feld dadurch verstärkt. Diese überaus sinnreiche
Anordnung stammt von dem bekannten Fachschriftsteller F rie d ­
rich T e sto rf.
Fig. 82.
Die Anordnung Fig 82 zeigt einen zweispuligen Magneten
mit schwingendem Anker, eine ähnliche Anordnung mit nur einer
Spule Fig. 83.
— 138 —
Fig. 83.
Die in den Nebenuhren und Relais von David Perret ge­
bräuchliche Anordnung eines Magneten mit gleichfalls schwingen­
dem Anker zeigen die beiden Abbildungen Fig. 84 und Fig 85.
Fig. 84.
Fig. 85.
Fig. 86.
Fig. 86 stellt die sehr kräftige Anordnung des Aufzugsmag­
neten Perret dar.
Die polarisierten Magnete.
Bei den meisten Konstruktionen der Nebenuhren kommen
nur polarisierte Magnete in Anwendung, weil diese mit bedeuten­
der Kraftersparnis arbeiten und gegen unzeitgemäßes Auslösen
durch atmosphärische Einflüße oder vagabundierende Ströme
Sicherheit bieten.
Eine leichtverständliche Anordnung eines solchen Magneten
zeigt Fig. 87 der Nebenuhren von Siemens & Halske.
An dem unteren Ende des kräftigen Stahlmagneten ist ein
hufeisenförmiger Elektromagnet befestigt, so daß der untere Pol
des Stahlmagneten durch Induktion auch an den beiden Enden
des Elektromagneten wirkt. Das obere Ende des Stahlmagneten
induziert in dem schwingenden Eisenanker den entgegengesetzten
—
139
—
Pol, so daß dieser Anker von dem einen oder ändern Pol des
Elektromagneten gehalten werden kann.
Fig. 87.
Schickt man in die Bewicklung des Elektromagneten einen
Strom, welcher die Polarität des einen Poles stärkt, den ändern
aber umkehrt, so wird der Anker von der einen Seite abgestoßen
und von der anderen angezogen. Wird aber die Stromrichtung ge­
wechselt, so stößt nun dieser Pol den Anker ab und der erste
zieht ihn wieder an.
Die Stromstärke' kann also sehr klein gewählt werden, da
schon der Stahlmagnet eine ziemliche Kraft ausübt, welche die
des Elektromagneten verstärkt.
Fig. 8S.
—
140
—
In ähnlicher Weise werden auch rotierende Anker verwen­
det, die unter dem Einfluß eines permanenten Magneten polari­
siert werden und zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten
rotieren, wobei sie durch geeignete Sperrung am Zurücklaufen
verhindert werden.
Diese zuerst von Grau konstruierte Anordnung (Fig. 88) be­
steht aus einem zweispuligen Elektromagneten. Die beiden Pole
des Stahlmagneten induzieren in dem über ihnen rotierenden S
förmigen Eisenanker eine magnetische Kraft.
Durch Wechsel der Stromrichtung wird ein Polwechsel des
Elektromagneten erreicht. Der Anker wird also wechselnd von
einem Pole angezogen, vom anderen abgestoßen. Da diese Be­
wegung eine in gleicher Richtung fortschreitende ist, rotiert der
Anker.
Die übrigen Konstruktionen sind durchaus nur Varianten
dieser Grundtypen und brauchen daher nicht einzeln vorgeführt
zu werden.
Ein Hauptvorzug der polarisierten Magnete liegt darin, daß
die beim Gleichstrom auftretenden Remanenzerscheinungen hier
ohne Einfluß auf die exakte Funktion der Apparate bleiben.
Die Herstellung der Wicklung des Magneten.
Die Herstellung der Wicklung der Magnete ist nicht über­
mäßig schwierig, doch sind auch hier einige Ratschläge am
Platze.
ln den Fabriken sind hierzu eigene Wickelmaschinen vor­
handen, welche eine saubere gleichmäßige Arbeit liefern.
Sonst genügt auch eine Drehbank mindester Güte, welche
nur zum Antrieb des Dornes, auf welchem die Spulen gesteckt
werden, dient.
Vielfach werden die Spulen auch mit der Hand gewickelt,
wozu ein einfaches Holzgestell nötig ist, das zur Lagerung der
Spindeln dient, auf welcher die Spulen stecken. Eine Handkurbel
dient zum Drefien der Spindel, eine breite Holzauflage zur Führung
des Drahtes, Fig. 89.
—
141
—
W ährend des Wickelns ist genau zu achten, daß die Iso­
lierung nicht verschoben wird, weil durch Berühren blanker
Stellen, einzelne Windungen oder ganze Lagen kurzgeschlossen
iwerden, wodurch sie ihre Wirkung verlieren. Spulen feiner Inistrumente werden durch Zwischenlegen dünner Seidenstoffe gut
:isoliert. Auch das Bestreichen mit Isolierlack (gewöhnlich schnellitrocknendem Aetherlack) erhöht die Isolierung bedeutend.
Spulen für Starkstrom müssen vorzüglich isoliert werden.
[Daher ist es unbedingt erforderlich, daß alle Lagen durch Papier
oder imprägnierte Seide von einander getrennt werden. Auch
idie Anwendung von Isolierlack ist empfehlenswert.
Bei Holzspulen für Starkstrom müssen noch separate Bei­
la g e n aus Preßspan an die Schilder der Spulen gelegt, der Spulen>hals aber mit dünnem Preßspan überwickelt werden. Metallspulen
rsind in gleicher Weise zu isolieren.
Die Versorgung der Enden ist eine sehr heikle Aufgabe
\weil sie eine Quelle unendlicher Verdriesslichkeiten bildet. Wer
■
hat sich nicht schön geärgert, wenn ihm das innere Ende des
(Drahtes an der Spule abgebrochen ist und die ganze Spule des­
halb frisch gewickelt werden mußte!
Diesen Aerger sich und anderen zu ersparen, ist nicht
jschwierig.
Das innere Ende darf beim Wickeln nicht durch eine Bohtrung der Spule geführt werden, sondern bleibt in genügender
iLänge frei, wobei man es neben der inneren Fläche des Spulen­
schildes herausführt. Durch eingelegte Kartonstücke hält man
[eine Preßspanscheibe, welche die Grenze der untersten Schichte
bildet, vom Spulenschild weg und wickelt die Spule fertig. Sosiann werden die Kartonstücke vorsichtig nach und nach heraus­
genommen, wobei man an deren Stelle das lange Ende des in­
neren Spulendrahtes spiralförmig zu einer Schicht aufwickelt. An
ider Peripherie kann das Ende durch eine Bohrung der Spule
—
142
geführt werden, wie auch das äußere Ende solcherart vor Ab­
wicklung geschützt wird.
Bricht nun wirklich einmal das innere Drahtende ab, hat
man genügend Draht in der Spirale um den Anschluß wieder
herzustellen.
Ueber das Wickeln selbst ist wenig zu sagen. Die Wind­
ungen müssen stramm nebeneinander liegen und bis in die Ecken
der Spulen gelagert werden, damit die Windungen der folgenden
Lagen nebeneinander flach liegen.
Da die Isolation aber nicht immer - gleich stark ist,
legt man, um die letzten Windungen vollständig glatt zu erhal­
ten, einen über die ganze Länge der Spule reichenden Karton­
streifen um diese herum und wickelt die letzten beiden Lagen
darüber, wodurch die Spule ein reines Aussehen erhält.
Wenn die Spule mit besonders dünnem Draht bewickelt
wird, ist es notwendig, für die innerste und äusserste Lage einen
dicken Draht zu nehmen, damit das Abbrechen der Enden, wel­
che zu den Klemmen führen, verhindert wird.
Die Verbindung der Spulendrähte beim Anschluss des dicken
an dem dünnen in diesem Falle ebenso als dann, wenn ein Draht
innerhalb der Spulen reißt und verbunden wird, ist zu löten, und
nachdem die Lötstelle gut gereinigt wurde, mit einem dünnen
Guttaperchaband oder Paragummiband zu isolieren.
Wenn die innerste Lage aus dickem Drahte gewickelt wurde,
an dem ein dünner Draht angelötet ist, muß man diese erste
Lage mit einem schwachen Karton überdecken, damit der dünne
Draht sich glatt darüber wickelt.
Die Länge der Eisenkerne ist so zu bemessen, daß sie un­
bedingt ein wenig aus den Spulen herausragen. Der Durchmesser
des Kernes ist mit einem Drittel des Spulendurchmessers zu
wählen. Der Anker muß so dimensioniert werden, daß er unbe­
dingt über die Polenden des Magneten hinausragt, weil sonst
eine Zerstreuung der Kraftlinien stattfindet, welche das Feld schwächt.
Um bei Ankern, die direkt von den Polen angezogen werden,
die Remanenzwirkung aufzuheben, werden in die Polschuhe
K u p ferstifte e in g e b o h rt, die den Anker um den Bruchteil
eines Millimeters von den Polschuhen abhalten und eine direkte
|
— 143
I Berührung verhindern. Sonst würde der Anker, auch nachdem
;der Strom unterbrochen wurde, an den Polen haften bleiben.
Es kommt bei minderem Material vor, daß Magnete nach
; längerer Zeit solche Remanenzerscheinungen zeigen, die dann
<störende Einwirkungen auf die Funktion der Apparate ausüben.
(‘Solche Magnete werden gut geglüht und können sodann wieder
i>verwendet
werden.
•»
Die m agnetelektrische Induktion und die
elektrische Induktion.
B e w e g t m an einen g e s c h lo s s e n e n L e ite r d u rc h d as
'F e ld ein es M a g n e te n , so e n ts te h t in d iese m ein Strom .
Dasselbe findet auch dann statt, wenn man den Magneten
in der Nähe des geschlossenen Leiters so bewegt, daß letzterer
idie Kraftlinien schneidet oder sich die Zahl derselben innerhalb
:des Leiters verändert.
Es entsteht aber auch ein Strom in einem Leiter, wenn er
in dem Bereiche des Feldes eines Elektromagneten liegt und der
Strom in letzteren ein oder ausgeschaltet oder in seiner Stärke
variiert wird.
Diese Erscheinungen heißt man die magnetelektrische In­
duktion.
L enz stellte im Jahre 1834 den folgenden Lehrsatz auf, in
welchem die Gesetzmäßigkeit dieser Erscheinungen dargelegt wird.
Er heißt:
F ür je d e V e rä n d e ru n g d es vom S tr o m k r e is e umlaß ten K ra ftstro m e s, b e z ie h u n g s w e is e d er von ihm umlaßten K ra ftlin ie n z a h l, ist die R ic h tu n g d e r in d u z ie rte n
—
144
—
e le k tro m o to ris c h e n K raft, b e z ie h u n g s w e is e d es von
d ie s e r e le k tro m o to risc h e n K raft e rz e u g ten S tro m es d er­
artig, d aß d er B e w e g u n g e n tg e g e n g e w irk t wird.
Führt man einen Drahtring Fig. 90 zum Nordpol eines
Magnetstabes, so wird in dem Ring ein Strom induziert, welcher
in seiner dynamischen Wirkung das Bestreben hat, den Ring vom
Nordpol wegzutreiben.
Die Stromrichtung muß daher nach dem Lenz’schen Ge­
setz jene sein, die dem Ring als Solenoid betrachtet, an seiner
dem Nordpol des Stabes zugekehrten Seite einen Nordpol indu­
ziert, also im Ring gegen den Magnet zu betrachtet, die Rich­
tung der Uhrzeiger einnimmt. (Schwimmerregel).
Würde man den Ring vom Nordpol entfernen, müßte nach
demselben Gesetze (weil die Polarität jetzt gewechselt wird) die
Richtung des Induktionsstromes die umgekehrte sein.
Da jeder geschloßene Leiterring als Solenoid zu betrachten
ist, und letztere wie die Magnete ein magnetisches Feld besitzen,
kann man diese Erscheinungen auch an benachbarten geschloßenen
Leitern beobachten. Schiebt man in eine größere Magnetspule,
deren Enden mit den Klemmen eines Galvanometers verbunden
sind, eine kleinere mit den Klemmen einer Stromquelle verbundene
Fig. 91.
145
—
Spule, so wird im Moment der Einführung und des Herausziehens
der Spule, wenn die Stromquelle genügend stark war, die Galvano­
meternadel ausschlagen und zwar jedesmal in einer anderen
Richtung. Fig. 91.
Auch hier läßt sich die Stromrichtung des Sekundärstromes
leicht bestimmen, da man jene des Primärstromes, welcher in das
Solenoid fließt, kennt, also die Polarität des letzteren weiß.
Der induzierte Strom muß also in der Induktionsspule eine
Polarität erzeugen, die beim Einfuhren die induzierende abstößt,
beim Herausziehen aber zurückhält (anzieht). Im ersten Falle
werden die sich nähernden Pole gleichnamig, im zweiten die sich
von einander entfernenden ungleichnamig sein, woraus sich die
Richtung des induzierten Stromes bestimmen läßt.
Diese Erscheinung tritt aber nicht nur bei Leitern auf, welche
in engen Windungen nebeneinander liegen, sondern auch in ge­
raden Leitern, welche nahe beisammen sind und längere Strecken
gemeinsam laufen. Fig. 92.
Fig. 92.
Da die Stärke dieser elektrischen Erregung von der Ent­
fernung der beiden Drähte abhängt, indem sie umso stärker ist,
als die Entfernung kleiner wird, ferner mit der Spannung des
induzierenden Stromes wächst, ist bei der Verlegung von Leitungen
zu achten, d aß die U h rle itu n g e n n ic h t in d er N äh e von
S ta r k s tr o m le itu n g e n v e rle g t w e rd e n , in s b e s o n d e r e w en n
d ie s e v o n W e c h s e l- o d e r D re h s tro m d u rc h f lo s s e n
w erd en .
Da die einzelnen Windungen der Wicklung eines Elektro­
magneten, nebeneinanderliegende Leiter darstellen, so tritt auch
hier dieselbe Erscheinung auf. Beim Oeffnen und Schließen in­
duziert jede Windung in der danebenliegenden einen Induktions­
strom und da die Richtung der einzelnen Ströme die gleiche ist,
summieren sie sich. Weil auch der Magnet induzierend auf seine
Saunier Lehrbuch der Uhrmacherei Bd. 5.
10
—
146
-
Wicklung wirkt, ist schon bei ganz schwachen Strömen die Stärke
des induzierten Stromes eine verhältnismäßig bedeutende (S e lb st­
induktion).
Nach dem Gesetze von Lenz ist nun beim Schließen des
Stromes die Richtung des induzierten Stromes eine dem Magne­
tisierungsstrome e n tg e g e n g e ric h te te .
Wir denken uns eben die Spule als Solenoid, deren Polarität
durch die Richtung des magnetisierenden Stromes bestimmt wird.
Der in den einzelnen Windungen induzierte Strom muß
dieser Arbeit entgegenwirken, also eine Polarität erzeugen, welche
die erste aufhebt. Demnach ist der Südpol des induzierten Sole­
noides am Nordpol des induzierenden, und der Nordpol des in­
duzierten am Südpol des induzierenden Solenoides. Die Strom­
richtung ist nach der Amper’schen Schwimmerregel die umgekehrte
des Magnetisierungsstromes. Der letztere wird deshalb geschwächt.
Beim Öffnen des Stromkreises wird nach Lenz wieder
der induzierte Strom die Richtung annehmen, welche dem Ver­
schwinden des Magnetismus eine Hemmung bereitet.
Eine Hemmung tritt aber nur dann ein, wenn die Polarität
des induzierenden Solenoides dieselbe ist wie die des indu­
zierten.
Daraus ergibt sich nun, daß beim Schließen des Stromes
in den Windungen eines Elektromagneten ein Strom induziert
wird, welcher dem Magnetisierungsstrome entgegengerichtet ist
und diesen schwächt, beim Oeffnen aber ein Strom erregt wird,
der die Richtung des Magnetisierungsstromes hat und diesen da­
her verstärkt.
Die Induktionsströme sind nur von kürzester Dauer, ent­
stehen und vergehen im Momente des Schließens, bezw. Öffnens.
Diese Ströme, auch Sekundärströme genannt, haben eine
Spannung und Intensität die von der Stärke der Magnetisierung
abhängt.
Das Auftreten der Sekundärströme in den Magnetspulen ist
den Zwecken der Zeittelegraphie nicht förderlich- Man bedarf
verschiedener Einrichtungen, um den unschädlichen Verlauf des
Induktionsstromes zu bewirken.
Die durch das Auftreten des Schließungsstromes hervorge­
rufene Schwächung des Primärstromes fällt hier nicht in Betracht,
dafür aber die im Momente des Oeffnens auftretende Verstärkung,
welche durch einen verstärkten Oeffnungsfunken die Kontakte
beschädigt.
Ein Umstand, welcher lange die Entwicklung der Zeittele­
graphie hinderte, bis in neuerer Zeit auch hier Mittel und Wege
gefunden wurden, diese Uebelstände ganz oder teilweise zu be­
seitigen, so daß Störungen durch unzeitgemäße Verbrennung der
Kontaktflächen vermieden werden können.
Strom quellen.
Eine äußerst nützliche Anwendung der Elektroinduktion ist
die Erzeugung des -elektrischen Stromes auf mechanischem Wege,
bezw. die Umkehrung desselben, die Umwandlung elektrischer
Energie ;n mechanische. Denken wir uns in Fig. 93 eine Draht­
schleife zwischen den Polen eines Magneten um ihre Symmetral-
—
148 —
achse drehbar, so wird sie bei ihrer Bewegung die Kraftlinien
schneiden. Hierbei wird in der Schleife ein Strom induziert, der
durch die beiden Bürsten a, b, in ein Galvanometer geführt wer­
den kann, welches die Stromrichtung anzeigt.
Der Induktionsstrom beginnt, wenn die Schleife ihre zu
den Kraftlinien senkrechte Lage verlässt, und steigt langsam an,
bis er seine höchste Stärke erreicht, wenn die Drahtschleife die
Kraftlinien bei ihrer Bewegung senkrecht schneidet, das ist die Lage
ihrer Ebene in der Richtung von Pol zu Pol, und sinkt dann, bis er
gleich Null wird, wenn die Ebene der Schleife senkrecht auf den
Kraftlinien steht. Nehmen wir an, in dieser Periode wäre die
Stromrichtung jene gewesen, dass der positive Strom durch die
Bürste a den Kollektor (Schleifring) verlässt, so wird bei der
Weiterdrehung nun der entgegengesetzte Strom induziert, nämlich
es bewegt sich jetzt der andere Teil der Schleife, welcher mit
dem Ring der Bürste b verbunden ist, durch die Kraftlinien,
welche dem gleichen Pol entströmen, den früher die entgegen­
gesetzte Seite der Schleife passiert hat. Die Stromrichtung ist
eigentlich dieselbe, aber die Schleife hat sich umgekehrt, so daß
der Strom durch den zweiten Ring an der zweiten Bürste
die Drahtschleife verläßt. Dies hat zur Folge, daß im Netze
(Leitung) die Stromrichtung jedesmal wechselt, wenn die Schleife
eine halbe Umdrehung gemacht hat.
Diese Anordnung zeigt uns das Prinzip einer Wechselstrom­
dynamo, welche zum Erzeugen des Wechselstromes dient. Da
die Trommel oder der Ring derselben, kurzweg Anker genannt,
eine Unzahl solcher Drahtringe trägt, ist die Zahl der Wechsel
der Stromrichtung eine sehr hohe. Bei den Dynamos besteht
natürlich jede Drahtschleife nicht aus einer einzigen Windung,
sondern bildet vielmehr eine Spule von zahlreichen Windungen,
deren Enden mit den Schleifringen verbunden sind.
Wollten wir aus unserem Apparate Gleichstrom entnehmen,
so müssten wir die Schleifringe teilen und die Hälften einander
gegenüberstellen, wie es die Abbild. 94 zeigt.
Die Bürsten werden nun so eingestellt, daß sie gerade auf
den isolierten Zwischenraum liegen, wenn in der Drahtschliife
kein Strom induziert wird, wenn ihre Ebene also senkrecht auf
den Kraftlinien steht. Dreht sich dann die Schleife, so geht bei-
—
149
—
spielsweise an der rechten Bürstenfeder positiver Strom ab, an­
steigend und wieder fallend, bis die Schleife eine halbe Umdrehung
gemacht hat und die positive Bürste am zweiten isolierten Teil
des Kollektors steht. Nun ist jener Teil der Schleife oben, der
früher unten war und setzt seine Drehung fort, wobei nun der
Strom wieder so induziert wird, daß der positive diesen Ast der
Schleife durchfließt. Da nun aber jene Seite der Kollektorhälfte
an der rechten Bürste liegt, welche mit diesem Teile des Draht­
ringes verbunden ist, geht der positive Strom wieder durch die­
selbe Bürste in die Leitung. Im Netze wird also nur eine Rich­
tung des Stromes herrschen, wenn gleich er unterbrochen ist.
Dies bildet den Typ der Gleichstromdynamos, welche zur
Erzeugung des Gleichstromes dienen.
Selbstverständlich besteht der Kollektor einer Dynamo nicht
aus zwei Halbringen, sondern aus vielen schmalen Lamellen, so daß
die Bürsten immer mehrere gleichzeitig übergreifen und deshalb
gleich gerichteten, ununterbrochenen Strom abgeben.
Die Zahl der Lamellen entspricht der Anzahl der Spulen im
Anker. Die Erregung des Stromes beim Anlaufe der Dynamo
geschieht durch die im Eisen rückbleibende Remanenz, durch
welche ein schwaches Feld zwischen den Polschuhen erhalten
bleibt. Nach der Erregung der Dynamo wird gleichzeitig ein
Teil des Stromes, bei manchen Arten auch der ganze, durch die
t—
150
—
Wicklung der Magnetschenkel geschickt, wodurch ein sehr kräf­
tiges Feld zwischen den Polen hervorgerufen wird, das die Induktionswirkung erhöht und daher einen starken Strom liefert
Es gibt Fälle, in welchen der Uhrmacher gezwungen ist,
seine Uhren und Apparate an das Netz der Lichtleitung anzuschliessen; und dies sehr häufig, weil schon viele, selbst kleinere
Orte ein eigenes Elektrizitätswerk besitzen, welches Strom für
Licht- und Kraftzwecke abgibt.
Der Uhrmacher muß dann in der Lage sein, beurteilen zu
können, ob dies mit Rücksicht auf das gute Funktionieren der
Apparate tunlich ist, und dazu muß er einigermassen die Ein­
richtung eines solchen Elektrizitätswerkes kennen lernen.
Die wesentlichste Voraussetzung für die ununterbrochene
Stromabgabe eines Elektrizitätswerkes ist eine zuverläßliche An­
triebskraft der Dynamos. Als solche kommen in Betracht: Was­
serräder, Wasserturbinen, Dampfmaschinen, Dampfturbinen, endlich
Gasmaschinen.
Aus ökonomischen Gründen wird immer, wo eine entspre­
chende Wasserkraft vorhanden ist, diese zum Antrieb gewählt
werden. Aus Gründen der Sicherheit des Betriebes soll aber
stets eine Dampfmaschine oder Gasmaschine in Reserve stehen,
welche im Falle einer Störung der Wasserkraft, die nicht nur in
strengen Wintern, sondern auch wasserarmen Sommerszeiten
eintreten kann, den Betrieb zu übernehmen h at Häufig muß sie
aber schon vorhanden sein, um den Betrieb zu unterstützen, wenn
die Wasserkraft zu schwach ist Eine wesentliche Garantie für
den ungestörten Betrieb bietet also schon die Kraftanlage, wenn
sie zweckmäßig eingerichtet ist
Die Kraftmaschine dient zum Betriebe der Dynamos, welche
den Strom erzeugen. Größere Anlagen besitzen verschiedene
Reservemaschinen, insbesondere Elektrizitätswerke, welche Wechsel
oder Drehstrom abgeben, da bei starker Beanspruchung des
Werkes zu Zeiten wo viel Strom verbraucht wird, derselbe nur
durch Vermehrung der Dynamomaschinen aufgebracht werden
kann.
Der Antrieb erfolgt dann entweder gemeinsam durch Vor­
gelege von einer Kraftmaschine, häufig aber auch getrennt durch
Reservemaschinen. Der von den Dynamos abgegebene Strom wird
151
zu einem Schaltbrett geleitet, wo durch vorhandene Ein- und
Umschalter die Vereinigung vorgenommen wird. Meßinstrumente
lassen eine Ueberwachung der Spannung und Stromstärke zu,
registrierende Instrumente auch eine nachträgliche Kontrolle.
Verbrauchsmesser zeigen die Menge des verbrauchten Stromes
an, überdies erhalten die Schalttafeln noch die Abschmelzsiche­
rungen, die zum Schutze der Leitungen dienen und dann ab­
schmelzen, wenn die Stromstärke eine höhere wird, als die Drähte
vertragen würden. Nach dem Abschmelzen dieser Zwischenglie­
der ist die Leitung unterbrochen und daher stromlos.
Das Schema einer solchen Anlage für Wechselstrom ist in
Fig. 95 abgebildet.
Sj S2 sind die beiden Sammelschienen in welche sich der
Strom der beiden Dynamos vereinigt,
Fig. 95.
Di und D 2 die beiden Dynamos, die jede für sich einzeln odfer
aber gemeinsam Strom abgeben können.
Die Drähte führen von den Dynamomaschinen weg zu dem
Schaltbrett, wo sich vorerst die Abschmelzsicherungen Si und s 2
befinden.
Hinter den Sicherungen zweigt eine Leitung von jeder Dy­
namo ab und führt zu dem Umschalter U der mit den Sammel­
schienen durch zwei Drähte verbunden ist, zwischen denen sich
die Glühlampen Gj und G 2 befinden. Auf der linken Seite ist
parallel zur Glühlampe ein sehr empfindlicher Spannungsmesser
V[ eingeschaltet, überdies zwischen beiden Drähten der Span-
152
—
nungsmesser V2, welcher erlaubt, die Spannung jeder Maschine
einzeln zu messen.
Die Glühlampen zeigen durch dunkles Brennen an, daß die
Maschinen synchron laufen und Phasengleichheit besteht.
Die zweipoligen Ausschalter at und a2 dienen zum Ein­
schalten der Maschinen an die Sammelschienen. Hier ist jede
Maschine mit einem Amp£remeter A, A« und einem Leistungs­
messer Wi W« verbunden, während noch ein Voltmeter V3 die
Spannung der Sammelschienen mißt.
Selbstverständlich gilt dieses Schema nur für eine äußerst
einfache Anlage, größere Anlagen haben kompliziertere Einrich­
tungen, die schon die Mehrzahl an Maschinen hervorruft.
Bei Ueberlandleitungen kommt dann oft noch die Anlage
von Transformatoren hinzu.
Solche Stromerzeugungsanlagen werden, um den verhältnis­
mäßig großen Spannungsverlust in den Leitungen zu verhindern,
für Hochspannungen ausgeführt und bedürfen, um den Strom
in normale Spannungen zu verwandeln, Transformatoren, die durch
Induktion eine Herabsetzung der Spannung bewirken.
In der Zentrale werden auch die Schalttafel-Instrumente durch
transformierten Strom beschickt.
Drehstromanlagen sind komplizierter, weil sie für 3 Leiter
gebaut werden. Sonst stellt der Drehstrom nur eine Art von
Wechselstrom dar, der eben statt zwischen 2 Leitern zwischen 3
wechselt. Für die Uhrmacherei kommt auch dieser nur als zweiphasiger Wechselstrom in Betracht, weil der Strom nur von 2 Leitern
entnommen wird.
Fig. %.
—
153
-
G le ic h s tro m a n la g e n sind im allgemeinen ähnlich, besitzen
aber noch eine Akkumulatorenbatterie, welche allein oder gemein­
sam mit den Dynamos die Stromlieferung bestreitet.
Die Hauptarbeit der Dynamomaschinen bildet das Laden der
Akkumulatoren. Das Schema einer solchen Anlage zeigt die Fig.
96. Der leichten Uebersichtlichkeit halber ist hier nur eine Dy­
namo angenommen, deren Feldwicklung M im Nebenschluß zum
Anker A liegt, und durch einen eigenen Regulierwiderstand R W
reguliert werden kann. Im Nebenschluß zur Dynamo ist in die
Leitung ein Voltmeter.Vj, ferner an dem; zu den Akkumulatoren­
schalter führenden Draht ein Amperemeter Ji angeschlossen.
Hinter den Instrumenten befindet sich der selbsttätige Mini­
malausschalter Mi, ferner der Umschalter U, welcher erlaubt, den
Strom entweder durch den Doppelzellenschalter Z zur Ladung in
die Akkumulatoren Ak, oder ausschließlich in die Sammelschienen
zu führen. In der Akkumulatorenleitung befindet sich noch ein
Amperemeter J2 ferner ein Stromrichtungsanzeiger b.
Sämtliche Leitungen sind vor Eintritt in die Sammelschienen
gesichert. (Si S3 S3 S*).
Denken wir uns die Akkumulatorenbatterie wäre stark ent­
laden, das Netz draußen nur gering belastet, so läuft die Dynamo
und entsendet ihren Strom durch den Umschalter U in den Kon­
taktknopf L, von wo sie in den Doppelzellenschalter Z geht
und sich teilend, die Akkumulatorenbatterie aufladet und gleich­
zeitig Strom in die Sammelschienen abgibt. Ist die Ladung der
Batterie beendet und mittlerweile die Belastung im Netz gestiegen,
so wird der Schalter U auf P gestellt, wodurch Akkumulatoren
und Dynamo parallel geschaltet sind, und wie bei parallel ge­
schalteten Elementen eine höhere Stromentnahme erlauben.
Sinkt die Belastung im Netze, so kann die Dynamo ausge­
schaltet werden und es bleibt nur der Hebel E geschlossen; die
Batterie versorgt die Leitung allein mit Strom.
Daraus ergibt sich, daß die Belastungsschwankungen keinen
großen Einfluß auf die Stromstärke im Gleichstrom-Netz aus­
üben können, daß ferner durch die Batterie, im Falle von Stö­
rungen an der Dynamo oder Kraftanlage, eine ziemlich hinrei­
chende Aushilfe vorhanden ist. Auch die Messungen und Unter­
suchungen im Netz können ohne Störungen vorgenommen werden.
—
154 —
Dies alles macht die Gleichstromanlage zu einer verläß­
licheren Stromquelle als die Wechselstromanlage ist, hierzu kommt
noch der Umstand, daß für Gleichstromanschluß ohne weiteres
die Apparate mit einfachen Elektromagneten ausgerüstet werden
können, während bei Wechselstrom besondere Einrichtungen ge­
troffen werden müssen. (Siehe Magnete Seite 129 und 134.)
Dagegen Werden aber die Wechselstromanlagen mit Vorliebe
dort gebaut; wo es gilt, den Strom über lange Strecken zu führen,
weil durch Verminderung des Spannungsverlustes der Betrieb bei
Wechsel- und Drehstrom ökonomischer ist.
Doch ist es auch möglich an den Stromentnahmestellen den
Wechselstrom in Gleichstrom zu verwandeln, indem er durch
Maschinen ümgeformt wird, die dann wieder mit Akkumu­
latoren Verbunden sind und solcherart eine Unterstation (Sekun­
därstation) bilden.
Ein wichtiger Faktor, von dem die Sicherheit im Betriebe
wesentlich abhängt, ist die Stromzuführung von der Zentrale zur
Abnahmestelle. Zweierlei Arten von Leitungen können den Strom
von der Erzeugungsstelle zu den Abnehmern führen: die soge­
nannte Freileitung oder die Kabelleitung.
Erstere ist die billigere Ausführungsart und daher stark ver­
breitet, insbesondere in kleineren Orten. Ihre Sicherheit ist aber
eine geringere, da besonders in strengen Wintern häufig die
Porzellanisolatoren der Leitungen zerspringen, also durch häufige
Reparaturen Unterbrechungen erfolgen.
Ferner ist die Mastanlage, wenn sie aus Holzstämmen be­
steht, nicht dauerhaft, es müssen auch hier oft Auswechslungen
vorgenommen werden. Dazu kommt noch das Reißen der Drähte.
Die Kabelleitung stellt sich bedeutend teurer in der Her­
stellung, bietet aber ziemliche Sicherheit, da sie in der Erde vor
Beschädigungen genügend geschützt werden kann. Die Leitung
führt beim Stromabnehmer an einem geschützten Ort, wo noch
einmal Sicherungen vorgeschaltet werden, hinter denen dann der
Anschluß der Apparate vorgenommen wird. Diese Klemmen
kann der Uhrmacher. gewissermaßen als die Klemmen seiner
Stromquelle betrachten. Dies geschieht häufig indirekt, wenn er
auch hier wieder den Strom nur zum Laden einer Akkumulatoren­
—
155
—
batterie benützt, vorausgesetzt, daß ihm Gleichstrom zur Ver­
fügung steht.
Direkt aber dann, wenn er seine Uhrleitung an diese Klem­
men anschließt.
Für den ersteren Fall sind einige Vorrichtungen notwendig,
die wir hier wiedergeben.
Die Akkumulatorenanlage.
Die Ladung der Akkumulatoren kann entweder zeitweise
(periodisch) vorgenommen werden, indem man dieselbe nur nach
gewissen Zeitabschnitten durch Umschalten auf den Lichtstrom
aufladet, oder aber durch dauernde Einführung eines schwachen
Ladestromes. Die letztere von Dr. S. R iefler vorgeschlagene
Ladung bewährt sich in der Praxis vorzüglich, da in
diesem Falle die Akkumulatoren stets auf längere Zeit vorgeladen
sind, und daher eventuelle Störungen in der Stromzuführung
des Elektrizitätswerkes nicht von Belang sind, auch reduziert sich
die Ueberwachung auf ein Minimum.
Die Akkumulatorenbatterie ist an einem trockenen, gut ge­
lüfteten Orte aufzustellen, wobei man möglichst vermeiden soll,
dies in Werkstatträumen oder Wohnräumen zu tun.
Steht aber sonst kein anderer Raum zur Verfügung, muß
die Batterie in einem gut schließbaren Kasten untergebracht werden,
der trotzdem die Ueberwachung leicht gestattet.
Fig. 97.
Die Zellen selbst stehen auf Glas oder Porzellanfüßen, Fig.
! 97, welche schalenförmige Vertiefungen besitzen. Diese VertieI fungen werden mit Oel ausgefüllt und bilden dann eine solide
1 Isolierung, wenn durch Ueberlaufen der Säure oder durch konj densierte Dünste sich Feuchtigkeit an den Außenseiten der Zellen
ansetzen, und eine Ableitung der Elektrizität hervorrufen würde.
In der Nähe der Batterie ist die Schalttafel an. der Mauer
i angebracht. Sie besteht gewöhnlich aus einer Marmorplatte, die
—
156
—
mittels Schrauben an Holzkeile, die in die Mauer eingelassen und
vergipst sind, festgeschraubt wird. Zwischen Platte und Mauer
befindet sich ein Luftzwischenraum, der dadurch geschaffen ist, daß
man über die Schraubengewinde hinter der Tcfel runde, rollen­
förmige Porzellanzwischenlagen schiebt, bevor man sie an die
Mauer schraubt.
Verwendet man anstatt einer Marmorplatte eine Holztafel,
so muß diese durch gefalzte Querleisten vor dem Verziehen ge­
schützt werden.
Das Aeussere der Platte muß sich auf alle Fälle geschmack­
voll und reinlich repräsentieren, weshalb man gewöhnlich poliertes
oder gewachstes Eichenholz verwendet.
Dient das Schaltbrett zur periodischen Ladung, so befinden
sich die Sicherungen, Klemmen, Schalter und der Vorschaltwiderstand auf ihm, welch letzteren man in der Regel aus Glühlampen zu­
sammenstellt, siehe Fig. 98. Dies ist ein einfacher und billiger
Widerstand, sehr übersichtlich und leicht zu variieren. Die in der
Abbildung ersichtlichen 6 Lampen sind durch Lamellen und Schalter
—
157
—
so miteinander verbunden, daß die mannigfaltigsten Variationen
des W iderstandes herzustellen sind. Es können durch Ausschalten
der Hebel 1, 2, 3, 4, und 6 , ferner durch Einschalten des Hebels
5 auf Schraube a, alle Lampen hintereinander geschaltet werden.
Durch Einschalten der Hebel 1, 2, 3 und 4 sind je 3 Lampen
parallel und diese beiden W iderstände hintereinander geschaltet.
"D urch Stellen des Hebels 5 auf b und durch Einschalten
des Hebels Ö sind alle 6 Lampen parallel. Durch Oeffnen der
einzelnen Hebel 1 — 4 können nun beliebige Lampen von 2— 5
parallel geschaltet werden, und wenn man den Hebel 5 sowie
den Hebel 6 umstellt, kann man auch hier vielerlei Kombinationen
durch Hintereinanderschaltungen und Parallelschaltungen erreichen.
Die Vervielfachung der Variationen wird noch durch Aus­
wechslung der Lampen mit verschiedenen Widerständen, bezw.
durch Einsetzen von Kurzschlußstöpsel in einzelne Fassungen
vermehrt.
Der Strom passiert, bevor er in den W iderstand kommt die
Abschmelzsicherungen, und führt vom W iderstand durch den
Schalter in die Akkumulatoren. Anstatt der Glühlampen können
auch die auf Seite HO beschriebenen Gleitwiderstände
von Abrahamson verw endet werden, die den Vorzug des gering­
sten Raumbedarfs haben. Fig. 1 und Fig. 2 auf Tafel I zeigen
von der genannten Firma-ausgeführte Ladeschalttafeln.
Für die Ladung der Akkumulatoren sind folgende Verhal­
tungsmaßregeln zu beachten:
1) Die Batteriepole werden mit den gleichnamigen Polen der
: Starkstromleitung verbunden.
2) Der Ladestrom darf nur höchstens 50% stärker sein als
i der Entladestrom.
3) Man ladet so lange, bis die durch Aufsteigen von LuftI blasen erkenntliche Gasbildung eintritt. Sodann unterbricht man
; auf einige Stunden und schaltet dann solange ein, bis neuerdings
I Blasen aufsteigen. Diese Vorgänge wiederholt man so oft, bis
i schon beim Einschalten des Ladestromes eine sehr kräftige Gasi entwicklung erfolgt.
Die Akkumulatoren sind nun geladen, und es kann der in
j chemischer Arbeit aufgespeicherte elektrische Strom entnommen
/ werden.
—
158
—
Wurden die Akkumulatoren ungefüllt geliefert, so werden
sie natürlich zuerst mit chemisch reiner Schwefelsäure von 1.18
sp. Gewichtes so weit gefüllt, daß die Schwefelsäure etwas über
die Bleiplatten reicht.
Wie in dem Kapitel Akkumulatoren schon erwähnt wurde,
beträgt die Spannung einer Zelle (Bleisuperoxyd—Blei) 2 Volt.
Die Anzahl der hintereinander geschalteten Zellen wird also durch
die Spannung bestimmt, welche man zum Betriebe der Anlage
braucht, diese wieder hauptsächlich durch die Länge der Leitung,
das heißt deren Widerstand. Für kleinere Anlagen wird also
eine Spannung von 4 Volt (zwei Zellen in einer Serie) ausreichen,
größere Anlagen brauchen Spannungen von 6,8 bis 16 Volt Letztere
genügen schon zum Betriebe ausgedehnter Anlagen mit verhält­
nismäßig weit von einander entfernt liegenden Apparaten.
Für die Größe der Zellen, bezw. der Anzahl parallel ge­
schalteter Platten ist die Stromstärke maßgebend, welche der
Batterie entnommen werden soll. Das Produkt aus Zeit und
Stromstärke (der Stromstärke, welche durch eine bestimmte Zeit
der Batterie entnommen werden kann, bezw. der Zeit welche
eine bestimmte Stromstärke aus der Batterie zu entnehmen ge­
stattet), heißt man die Kapazität des Akkumulators.
Beträgt die Kapazität 6 Amp&restunden, so kann man 6
Ampere eine Stunde lang entnehmen, oder 1 Ampere 6 Stunden,
lang, bezw. 10 Milliampere 600 Stunden.
Um die Stromstärke zu erhalten, muß man die Klemmen­
spannung der Batterie durch den Widerstand im äußeren Strom­
kreis dividieren.
Wären in einer elektrischen Uhrenanlage 5 Magnete zu be­
tätigen, deren Spulen je 100 Ohm Widerstand besäßen, der Lei­
tungswiderstand 20 Ohm die Klemmenspannung der Batterie 8
Volt, so ist die aus derselben entnommene Stromstärke:
e
8
8
no * a
1=
=
0 2
A m p 6 re
Um die Batterie mindestens mit einem Zwischenraum von
30 Tagen arbeiten zu lassen, bevor sie aufgeladen wird, gibt man
ihr eine Sicherheit von 15 Tagen, das macht (30 -f- 15) X 24
Stunden, also 1080 Stunden mit 60 Kontakten per Stunde, jeden
-
159
•j
in der Dauer von 1 Sekunde, also per Stunde mit 1 Minute
Kontaktdauer.
Dies ergibt 1080 Minuten oder
c. .
—1080— — 18 Stunden
oü
18 Stunden Stromentnahme von 0.2 Ampere Stärke ergibt 3.6
Amperestunden Kapazität.
Es wäre also mit den kleinsten Akkumulatoren auszulangen.
Dies gilt natürlich unter der Voraussetzung, daß die Anlage aus
nur minutenspringenden Zeigerwerken besteht.
Sekundenspringende Zeigerwerke bedürfen natürlich mehr
Strom und zwar, wenn wir die übrigen Voraussetzungen unseres
Beispieles gelten lassen, 0.2 Ampere bei 60 Kontakten in der
Minute von je 1/10 Sekunde Dauer, daher 6 Sekunden per Minute,
.6 Minuten per Stunde und 1080 Stunden = 6480 Minuten oder
6480
------gö------ = 108 Stunden in 45 Tagen
oder 108 X 0.2 = 21.6 Amperestunden.
Stimmt die Amperestundenzahl mit der Kapazität der käuf­
lichen Akkumulatoren nicht überein, rundet man die Zahl nach
oben ab und nimmt die nächst größere Zahl.
Die gefundene Stromstärke von 0.2 Ampere zum Betriebe
der Uhren wird aus den Akkumulatoren entnommen, weshalb die
Ladestromstärke um cka. 50% größer, also mit 0.3 Ampere gewählt
wird.
Steht uns eine Spannung des Ladestromes von 110 Volt zur
Verfügung, so muß der Vorschaltwiderstand
ew
l
== 110 : 0.3 = 333 Ohm betragen.
In unserer Schalttafel haben wir 6 Lampenfassungen von
denen wir nur 3 benützen wollen, während die beiden letzten
durch Kurzschlußstöpsel überbrückt sind, so daß nur der Wider­
stand von 3 Lampen zu rechnen ist; es kommt also per Lampe
(da alle in einer Serie geschaltet sind) ein W iderstand von 333
Ohm oder rund 111 Ohm.
3
—
ff
160
—
Nehmen wir Lampen von 110 Volt Spannung, so finden
wir in der Tabelle IV die .ä^kerzige Lampe mit einem Widerstand
von 110 Ohm, welche unseren Forderungen ungefähr genügt.
3
solcher hintereinandergeschalteter Lampen ergeben einen
Widerstand von 330 Ohm, welcher von dem gesuchten nur um
einen geringen Wert abweicht. Braucht man größere Ladestrom­
stärken, so kann man die Lampen gegen solche mit geringerem
Widerstand Umtauschen oder eine, eventuell auch mehrere heraus­
schrauben und durch Kurzschlußstöpsel ersetzen. Umgekehrt
kann durch Vermehren der Lampen oder Umtausch derselben
gegen solche mit größerem Widerstand, der Gesamtwiderstand
beliebig vergrößert werden.
Zum erstmaligen Laden kann die Ladestromstärke bedeutend
größer genommen werden. Hierzu läßt man nur eine Lampe im
Widerstand und ersetzt alle anderen durch Kurzschlußstöpsel.
Der Umschalter am Schaltbrett muß mehrfach sein, wenn es
sich darum handelt, mehrere Batterien zu laden. Dies ist dann
der Fall, wenn zum Beispiel der Aufzug der Hauptuhr von einer
eigenen Batterie betätigt wird. Diese Einrichtung trifft man aus
Sicherheitsgründen um das Versagen zu vermeiden, das auftreten
könnte, wenn durch eine Verzweigung des Stromkreises, bei gleich­
zeitiger Beanspruchung die Stärke in einem derselben sinkt.
In längeren Zeiträumen von 1—2 Jahren muß die Füllung
der Batterie erneuert werden.
Die Schalttafel für kontinuierliche Ladung ist größtenteils der
vorigen ähnlich eingerichtet, kann aber des Umschalters entbehren
und statt dessen einfache einpolige Ausschalter besitzen.
Nehmen wir den Fall, es wären durch die Batterie 10 Neben­
uhren mit minutenspringenden Zeigern zu speisen, deren Magnete,
Widerstände von je 1000 Ohm besitzen, der Widerstand der
Leitung sei 500 Ohm, daher die erforderliche Stromstärke, wenn
ein Magnet 1 Milliampere bedarf, zusammen 10 Mamp.
~ 600 Ohm.
Der Gesamtwiderstand ist 500 -j----1000
Die erforderliche Spannung
e — i w = 0.001 X 600 6 Volt.
Wir bedürfen daher 3 in einer Serie geschalteter Zellen.
Die in einem Tage entnommene Strommenge ist bei einer
Kontaktdauer von 1 Sekunde, und der Stärke von 0.01 Ampere
—
161
-
24 X 0.01 = 0.24 Ampereminuten.
Ein Tag besitzt 1440 Minuten, weshalb wir die verbrauchten
Ampereminuten durch die tägliche Minutenzahl dividieren, um die
Ladestromstärke zur kontinuierlichen Ladung zu bekommen.
0.25 : 1440 = 0.17 Milliampere und mit einer gewissen
Sicherheit 0.25. Zur ständigen Ladung sind daher 0.25 Milli­
ampere erforderlich.
Als Vorschaltwiderstand bei einer Ladestromspannung von
220 Volt ist ein Gesamtwiderstand von:
w = —-ei
_
220
— 0.00025
= 4400 Ohm nötig,
der durch Hintereinanderschalten von 3 Stück, 5 kerzigen 220
Voltlampen mit einem Einzelwiderstand [von 1500 Ohm, daher
mit 4500 Ohm für das gewünschte Maß erzielt wird.*)
Zur Ueberwachung des Ladeprozesses sollen an jeder Schalt­
tafel, Milliamperemeter und Voltmeter vorhanden sein.**)
Die Instrumente werden so eingerichtet, daß sie durch Um­
schalten sowohl zum Messen des Lade- wie des Entladestromes
dienen können.
Die bis jetzt angeführten Ladeeinrichtungen eignen sich nur
zum Anschluß an Gleichstromleitungen. Da aber die Zahl der
Elektrizitätswerke die W echsel- und Drehstrom liefern, zunimmt,
ist es notwendig auch jene Einrichtungen kennen zu lernen, welche
den Wechsel- bezw. den Drehstrom in Gleichstrom verwandeln
und daher zum Laden der Akkumulatoren geeignet machen.
Würde man versuchen Wechselstrom in einen Akkumulator
zu senden, so müßte beim Richtungswechsel jedesmal die ge­
leistete chemische Arbeit vernichtet werden, deshalb könnte nie­
mals eine Ladung der Akkumulatoren erfolgen.
Gleichrichter welche für unseren Zweck geeignet sind, gibt
es zweierlei Arten, wenn wir von dem zu umfangreichen Motor­
generator absehen.
*) Siehe Tabelle der Lampenwiderstände Seite 174.
**) Siehe Abbildungen 1 und 2 auf Tafel I, Fig. 1, 2 und 3 auf Tafel II,
Fig. 1, 2 und 3 auf Tafel IV, Fig. 1 auf Tafel VI.
Saunier Lehrbuch der Uhrmacherei Bd. 5.
11
-
162
—
Der am einfachsten herzustellende Gleichrichter ist jener
von Grätz, welcher aus Elementen mit je einer Aluminium und
einer Eisen- oder Kohlenelektrode besteht. Den Elektrolyten
bildet eine Lösung von doppelkohlensaurem Natron, oder borsaurem Ammonium. Sendet man durch eine solche Grätz’sche
Zelle Gleichstrom in der Richtung, daß sich der Sauerstoff an
der Aluminiumzelle ansetzt und wechselt die Stromrichtung, so
wird nach der Umkehrung ein ganz minimaler Strom durch die
Zelle gehen, weil infolge der Oberflächenveränderung der Kathode
dem Strome in seiner neuen Richtung ein starker Widerstand ent­
gegengesetzt wird.
Sendet man durch eine solche Zelle Wechselstrom, so wird
derselbe nur in einer Richtung durchgelassen. Da aber bei der
Umkehrung des Stromes kein Strom durch die Zelle fließt, ist
der erhaltene Gleichstrom, ein periodisch unterbrochener.
Die Grätz’sche Schaltung erlaubt jedoch den ganzen Wechsel­
strom in Gleichstrom zu verwandeln, wie aus dem, in Fig. 99
gezeichneten Schema hervorgeht.
Fig. 99.
Je vier solcher Zellen (1, 2, 3, 4,) werden derart mit ein­
ander verbunden, das die Aluminiumelektroden von 1 und 4,
ferner die Eisenelektroden von 2 und 3 zusammengeschaltet sind.
An jeder dieser beiden Verbindungsleitungen ist ein Ableitungs­
draht befestigt, der zur Abnahme des Gleichstromes dient und
daher zu den Apparaten führt.
Die freie Aluminium- und Eisenelektrode der Elemente 1
und 2, sowie der Elemente 3 und 4, werden miteinander ver­
bunden und jede dieser Verbindungsleitungen an einem Pole der
Wechselstromleitung angeschlossen. Fließt der Strom in der Rich­
tung des Pfeiles b im Leiter f so kann er durch das Element 3 in den
163
Leiter d strömen, während der Uebergang im Elemente 4 verhin­
dert wird. Der Strom kehrt dann über C und Element 1 in den
Leiter e, und Richtung a zur Wechselstromleitung zurück. W echselt
die Stromrichtung so geht der Strom in der Richtung des Pfeiles b
über den Leiter e, wobei ihm der W eg im Elemente 1 versperrt ist,
und daher über Elemente 2 in den Leiter d, worauf er über e
und über Element 4 in der Pfeilrichtung a zur W echselstrom­
leitung zurückkehrt.
Fig. 100.
In ähnlicher Weise sind die Grissonschen Gleichrichterzellen
Fig. 100 ausgeführt, welche aus einem Eisengefäß bestehen, das die
Oberfläche der Eisenelektrode E vergrößern soll. Die Eisenelek­
trode selbst ist schräg in die Zelle eingeführt. Die Aluminium­
elektrode liegt gleichfalls schräg darüber, wobei sie durch Porzellan­
körper im gleichen Abstande von der Eisenelektrode erhalten wird.
Da man die Spannung des W echselstromes durch Trans­
formierung beliebig verändern kann, was beim Laden der Akku­
mulatoren von Vorteil ist, werden die Einrichtungen zur Ladung
der Akkumulatoren mittels Wechselstrom um zwei Apparate ver­
mehrt, 1.) den Transformator zur Verminderung der Spannung,
2.) den Gleichrichter.
W ährend nun der Gleichrichter gewöhnlich bei der Batterie
zur Aufstellung kommt, kann der Transformator am Schaltbrett
befestigt werden.
Fig. ICH.
11*
—
164
—
Das Schema einer solchen Anlage stellt die Fig. 101 dar.
Der Strom aus der Wechselstromleitung fließt zunächst zu
den Sicherungen an der Schalttafel, und von diesen durch einen
zweipoligen Ausschalter in die primäre Spule des Transformators.
Von der Induktionsspule, in welcher der Strom auf die gewünschte
Spannung reduziert wird geht der Strom durch neuerliche Abschmelzsicherungen s und einen zweipoligen Ausschalter in den
Gleichrichter B, dessen negativer Pol mit der negativen Klemme
der Akkumulatorenbatterie Ak verbunden ist, während der positive
zur Schalttafel führt und dort an einer Klemme des Gleitwider­
standes Gw angeschlossen wird. Die Ableitung von diesem führt
zur Klemme für den Anschluß der Uhren, und dem zweiten
Batteriepol zurück. Die zweite Anschlußklemme für die Uhren­
leitung ist mit dem negativen Pol der Batterie Ak verbunden.
Das Laden der Batterie geschieht durch Einschalten der
beiden zweipoligen Schalter. Ein Amp6remeter A und ein Volt­
meter V sind zum Umschalten auf Lade- und Entladestrom ein­
gerichtet.
Hier wäre noch die Konstruktion der Transformatoren er­
wähnenswert und nachzuholen. Es gibt zwar verschiedene Kon­
struktionstypen, doch läßt sich an einer derselben, Fig. 102 das
Prinzip deutlich erklären. Das Gestelle bildet ein viereckiger
Rahmen aus Eisen von quadratischem Querschnitt, über dem sieb
zwei Spulen befinden, die primäre Spule und die sekundäre Spule
Leitet man in die Primärspule Wechselstrom ein, so wird im
Eisenring ein Magnetismus mit nach der Periodenzahl wechseln­
der Polarität erzeugt.
Fig. 102.
Durch Induktionäwirkung wird in der Sekundärspule ein
Strom induziert, der mit Rücksicht auf Spannung und Stromstärke
im direkten, bezw. umgekehrten Verhältnis der Windungszahlen der
—
165
—
ubeiden Spulen steht. Ist beispielsweise die Spannung des Pririmärstromes 120 Volt und die Zahl der Windungen der Primärispule 720, die der Sekundärspule 36, so wird die Spannung des
)ISekundärstromkreises
120.36
.
,
x ------- ---------- = 6 Volt betraSen>
ildie Stromstärke aber wenn die des primären Stromkreises 0.3
i/Ampere beträgt.
720.03
. .
3 g------ = 6_ Ampere.
p = -----Da der Strom im Transformator einen Verlust durch Ueber.vwinden der Koerzitivkraft des Eisens gegen die Magnetisierungen,
'.ferner durch Umwandlung in die Joul’sche Wärme erleidet, wird
rin der Sekundärspule nicht die gesamte elektrische Energie
/(W att = Volt mal Ampere) erhalten, die in die Primärspule ge­
sch ick t wurde, sondern der erhaltene Effekt beträgt zwischen
186 — 98%. Im allgemeinen ist die Nutzleistung bei größeren
Transform atoren eine höhere, bei kleineren eine niedere.
Für unsere Zwecke werden dem Transform ator nur geringe
(Stromstärken entnommen, und es ist daher das Verhältnis des­
selben in diesem Falle zu untersuchen.
Denken wir uns die Primärspule an das Stromnetz angejschlossen, jedoch die Sekundärspule geöffnet, so kann an letzterer
jkein Strom erregt werden, weil ihm dessen Vorbedingung, näm:lich der geschlossene Leiter fehlt. Der sonst in den Sekundärrjspulen auftretende Strom wird in den Primärwindungen selbst
Terregt und wirkt in der entgegengesetzten Richtung des Primärfctromes, also als Widerstand diesem entgegen. (Gesetz von Lenz
)Seite 143).
Da die Stromstärke und Spannung beider Ströme sich wie
idie Windungszahlen der beiden Wicklungen verhalten, hier der
‘.sekundäre Strom aber von dem primären in den primären Win­
dungen erregt wird, hebt der sekundäre Strom den primären auf,
das heißt es wird nur jener Strom im primären Leiter verbraucht,
der zur Magnetisierungsarbeit notwendig ist, und ungefähr 2 %
der maximalen Leistungsfähigkeit beträgt.
In dem Momente, in welchem wir einen variablen Wider­
stand zwischen den Klemmen der sekundären Wicklung ein-
—
166
—
schalten, wird die Selbstinduktion der primären Spule in dem
Maße kleiner als der Widerstand im sekundären Stromkreise
kleiner wird, weshalb auch die Stromstärke der ersten steigt.
Es wird also der verbrauchte Primärstrom immer im
gleichen Verhältnis zum verbrauchten transformierten Strome
stehen.
Die Herstellung eines Transformators ist sehr einfach. Es
müssen die angeführten Punkte aber voll berücksichtigt werden.
Darunter in erster Linie die vorzügliche Isolierung der Wicklung
(zur Wicklung darf überhaupt nur Dynamodraht verwendet
werden), ferner die Anwendung von aus Eisenstücken (Platten,
Drähten) zusammengesetzten Kernen, um die Erwärmung zu ver­
hindern.
Schließlich ist für möglichst dicke Bewicklungsdrähte zu
sorgen, da der Verlust an Energie ein kleinerer wird, je dicker
die Drähte sind, aber auch die sehr schädliche Erwärmung
kleiner bleibt, wenn die ausstrahlende Oberfläche größer ist Die
von der Luft bestrichene Obei fläche für je 1 Watt (1 Volt X 1
Ampere) soll mindestens 25 cm2 betragen. Beispielsweise für
33 Watt (110 Volt X 0.3 Ampere)
33 X 25 = 825 cm*
Eine wesentlich andere Vorrichtung zum Gleichrichten des
Stromes als die beiden beschriebenen, besitzen wir im Hewitt’schen
Quecksilberdampfgleichrichter. Figur 103. Derselbe besteht aus
Fig. 103.
einer Glasbirne g mit drei Erweiterungen nach unten. Die Glas­
birne ist luftleer. Die Erweiterungen sind mit Quecksilber gefüllt,
—
167
—
und durch eingeschmolzene Platinelektroden mit den Polen der
Wechselstromleitung beziehungsweise der Akkumulatorenbatterie
verbunden.
B stellt die Kathode dar, a und c die Anoden. Zum Ein­
schalten des Gleichrichters wird die Birne gekippt, wodurch ein
Lichtbogen zwischen den Elektroden entsteht. Beim Durchfließen
des Stromes in der Richtung der Quecksilberkathode wird diese
von ionisiertem Quecksilberdampf bedeckt, so daß nach Umkeh­
rung der Stromrichtung der gebildete Lichtbogen erlischt, wo­
durch dem Strom der W eg in dieser Richtung abgeschlossen
ist. Die eigentümliche Schaltung verhindert nun zwar die Um­
kehrung der Stromrichtung, verhindert aber auch gleichzeitig die
Unterbrechung des Stromes durch Auslöschen des Lichtbogens,
so daß zwischen den Leitern m und n stets dieselbe Strom­
richtung herrscht.
Im wesentlichsten besteht der Apparat aus der Glasbirne
mit den Quecksilberelektroden, die durch einen Kippgriff so ge­
neigt werden kann, daß die Quecksilberfüllung zusammenfließt
und beim Zurückdrehen einen Lichtbogen zurückläßt, der den
Leiter der gleichgerichteten Elektrizität bildet, d und e sind
zwei entgegengesetzt gewickelte Drosselspulen, denen gleichfalls
eine eigentümliche Aufgabe zufällt. Endlich bilden die beiden
Leiter f und h die Verbindung der Drosselspulen und Elektroden
mit den Leitern des Wechselstromnetzes.
Die durch den Lichtbogen an der Kathode b gebildeten
ionisierten Quecksilberdämpfe lassen, wie bereits erwähnt, eine
Umkehrung des Stromes nicht zu. Da der Lichtbogen aber nur
zwischen einer Anode und der Kathode gebildet wird, möchte eine
Unterbrechung eintreten, wenn nicht durch den Quecksilberdampf
eine Verbindung mit der anderen Anode geschaffen wäre, und
der Strom nun von dieser zur Kathode gesendet würde, so daß
hier ein gleichgerichteter Strom entsteht, der von der Kathode
in die Akkumulatorenbatterie, beziehungsweise in die vorgeschal­
teten W iderstände fließt und seinen Weg durch beide W echsel­
stromleiter in die Dynamo zurückfindet. Der Strom kommt im
Vereinigungspunkte der beiden Drosselspulen zurück und führt
abwechselnd durch eine derselben in den zweiten Leiter.
—
168 —
Den Drosselspulen fällt die Ihrer Eigenschaft entsprechende
Aufgabe zu, nur Gleichstrom durchzuführen, während der Wechsel­
strom in Folge der auftretenden hohen Selbstinduktion durch die
Spulen nicht durchfließen kann.
Für Drehstrom stellt Fig. 104 das Schaltungsschema dar.
Derartige Gleichrichter, welche alle auf demselben Grund­
prinzip beruhen, aber in einigen Details Abweichungen zeigen,
werden ausgeführt von der A. E. G- Union, Berlin, Westinghouse
A. G., Berlin, Schott & Genossen, Jena. Letztere entbehren der
Drosselspule, während die Westinghouse A. G. noch einen Trans­
formator außer den Drosselspulen anwendet.
Die Quecksilberdampfgleichrichter sind in der Anschaffung
kostspieliger, aber sehr haltbar. Sie eignen sich aber nur zur
Verwendung bei höheren Spannungen. Gewöhnlich sind alle zum
kompletten Apparat gehörenden Teile auf einem Schaltbrett mon­
tiert, so daß die ganze Anlage sehr übersichtlich ist.
Die galvanischen Batterien.
Die umfangreichste Anwendung als Stromquelle für elek­
trische Zeitmesser erfahren noch immer die galvanischen Batte­
rien. Die hierzu verwendeten Elemente haben wir bereits kennen
;
—
169
—
i
gelernt, so daß es nur noch nötig ist, jene Momente hervorzuheben,
welche beim Zusammenschließen derselben zu einer Batterie be­
ichtet werden müssen.
Die Wahl der Elemente erfolgt mit Rücksicht auf deren Be­
anspruchung. In dieser Hinsicht unterscheiden wir Gruppen
ron Uhren, die nur in längeren Zeitabschnitten Strom brauchen ;
jlies sind insbesondere die Wächterkontrolluhren, Zeitsignaluhren
<ind endlich die Einzeluhren mit elektrischem Aufzuge.
Sind dies Uhren, bei denen Wert auf leichte Transportfähig­
s t gelegt wird, so zieht man wegen der geringen Zahl der
»Elemente die hierzu nötig sind, Trockenelemente vor.
Gewöhnlich ist dann im Uhrkasten Raum hierzu, oder in
tseiner nächsten Nähe ein Ort gefunden. Zum Schutze wird man
Me noch in ein Holzkästchen stellen.
Besondere Einrichtungen entfallen hier. Die Drähte werden
durch Bohrungen in das Kästchen geführt und dort an die Ele­
mente angeschlossen.
Die zweite Gruppe umfaßt die Zentraluhranlagen mit minutenjveisem Kontakte. Die Wahl der Elemente wird jedenfalls die
^eclanchetype ergeben, und zwar das Beutelelement.
Für die Ausgestaltung der Batterie ist die Ausdehnung der
Anlage maßgebend. Hat die Hauptuhr Selbstaufzug, so wird hier­
für eine eigene Batterie bestimmt, die aus der nötigen Anzahl Ele­
menten besteht (gewöhnlich 2 Stück) und mit den übrigen Ele­
menten in einem gemeinsamen Kasten steht.
Desgleichen würde eine angeschlossene Signaleinrichtung
.ihre eigene Batterie erhalten.
Ist die Zahl der Nebenuhren eine besonders hohe, so
werden dieselben in Gruppen geteilt und erhalten füi jede Gruppe
leinen eigenen Kontakt und zweckmäßig auch eine eigene Batterie.
Q iese Batterien sind alle in einem gemeinsamen Kasten so unterigebracht, daß noch für eine Anzahl Reserveelemente Platz bleibt,
idie zum gelegentlichen Umtausch für schlechte Elemente im
trockenen Zustande bereit gehalten werden. Die Elemente und
rihre Verbindungen müssen leicht zugänglich sein, die ganze
{Batterie aber mit einen Blick übersehen werden können. Fig.
H05 zeigt einen Batterie-Kasten der Firma Th. W agner in Wies­
baden.
iI
—
170 —
Fig. 105.
Messapparate, Schalter und sonstige Kontrolleinrichtungen
dürfen nicht im Batteriekasten selbst untergebracht werden, sondern
in einem hierzu errichteten, mit Glastüren verschließbaren Aufsatz,
oder einem flachen Glashängekasten. Batteriekasten und Schalter­
kasten bezw. Schalttafel dürfen nicht knapp an der Wand stehen,
sondern müssen einen genügenden Zwischenraum frei lassen.
In diesem Luftraum werden die Verbindungsdrähte geführt
die an jenen Stellen wo sie die Deckung des Kastens verlassen,
an Holzleisten angeschraubt werden.
Fig. 1 auf Tafel III stellt einen derartigen Schalttafelkasten
der Firma Th. Wagner dar, der für eine Anlage mit 6 Nebenuhrlinien bestimmt ist.
Die Hilfsapparate bestehen aus je einer kleinen Kontrollnebenuhr für jede einzelne Linie, ferner einem Voltmeter, einer
—
171
—
Generaleinstellvorrichtung, die auch die Einzeleinstellung jeder
Linie gestattet und den Abschmelzsicherungen.
Die Anschlußklemmen sollen im Kasten liegen, die Leitungs­
drähte daher durch Einführungen in denselben hineingezogen
werden.
. Der Generaleinsteller dient zum gleichzeitigen Einstellen von
sämtlichen Nebenuhren, sowie durch Stöpselausschalter auch zum
Einstellen einzelner Serien, wozu die Nebenuhren eine leichte
Ueberwachung erlauben.
Gegebenenfalls müssen Gleitwiderstände angebracht werden,
die zum Regulieren der Stromstärke in den einzelnen Linien
dienen.
Endlich haben wir noch die Stromquellen für Uhren mit
besonders vielen Kontakten der dritten Gruppe, wie Sekunden­
zähler und Registrierwerke etc. zu erwähnen.
Sie werden aus konstanten Elementen zusammengestellt, wo­
zu in erster Linie das Meidinger Element, das Cupron- und W edekindelement, das deutsche Reichstelegraphenelement, eventuell
auch das Daniell-Element genommen werden kann.
Bezüglich der Teilung der Batterie, der Einrichtung von
Batteriekasten, Schaltbrett, der dazu gehörigen Elemente, gilt alles
bei der Batterie für Zentraluhrenanlagen erwähnte, wenn die
Kontrollwerke entsprechend dem Zwecke der Anlagen modifiziert
werden.
Als allgemeine Ueberwachungsmaßregel ist eine, der Gattung
der Elemente angemessene periodische Ueberprüfung der Batterie
und Apparate notwendigerweise vorzusehen.
Dieselbe darf sich nicht allein auf die bloße Besichtigung
der einzelnen Teile erstrecken, sondern muß auch in der Kontrolle
der Spannung und Stromstärke, bezw. dem Einregulieren der­
selben bestehen.
Bei dieser Gelegenheit sind die Elemente durch Nachfüllen
von W asser auf den richtigen inneren Widerstand zu bringen,
und wenn sich die Oberflächen der Elektroden stark verändert
hätten, auch diese in Stand zu setzen.
Zur Kontrolle für Batterien, welche nicht mit den nötigen
Kontrollapparaten versehen sind, empfehlen sich transportable
Meßinstrumente (Tascheninstrumente). Ein solches Instrument ist
in Fig. 106 als Voltmeter abgebildet.
172
—
Fig. 106.
Der Induktor als Stromquelle.
Aus den verschiedenen Umständlichkeiten, welche die
Ueberwachung der Batterie ergeben, und den Uebelständen des
Oxidierens der Kontakte wurde das Bestreben geboren, der Uhr
die Stromquelle einzubauen, und die Kontakte zu erübrigen
Dies ist vor ungefähr 4 Dezenien dem Uhrmacher Fischer in Genf
gelungen, indem er die mechanische Arbeit der Mutteruhr zur
Umwandlung in elektrische Energie auf dem Wege der magnet­
elektrischen Induktion benützte. Die ersten Versuche wurden an
einem Apparate gemacht, der aus einem permanenten Hufeisen­
magnet bestand, an dessen Polenden runde Eisenschenkel ange­
bracht wurden, die mit der Magnetwicklung (Magnetspulen) um­
geben waren. Der Magnet war senkrecht aufgestellt, mit den
Spulen nach unten. Ein um eine Achse drehbarer Eisenanker
verband die beiden Pole. Oberhalb des Ankers befand sich ein
kleiner Hammer, der vom Werk in Minutenintervallen ausgelöst
wurde und im Fallen den Anker von den Magnetpolen abriß.
Hierdurch wurde das Feld des Magneten verändert, wodurch sich
in den Drahtwindungen ein Strom induzierte. Der Strom wurde
zum Betriebe von Nebenuhren benützt.
173
-
Der Leiterkreis, Nebenuhren, Leitung und Stromquelle ist
von keinem Kontakt unterbrochen, da der Strom nur einen Augen­
blick dauert, der mit der Zeitdauer der Bewegung des Ankers
begrenzt ist. Diese Einrichtung selbst ist sehr primitiv und wurde
bald von einer vorteilhafteren Konstruktion abgelöst. Heute
werden Induktoren (so heißt man die Apparate) verwendet, die
der Dynamomaschine ähnlich sind, aber statt des Elektromag­
neten, die Felderregung mittels permanenter Magnete vornehmen.
Fig. 107. Um die bewegliche Spule zu vermeiden, wurde dieselbe
zwischen den Schenkeln eines permanenten Magneten m fest
eingestellt (n) und ein flacher Anker e im Felde rotierend, bezw.
schwingend angeordnet.
Bei einer Viertelbewegung des Ankers e verschiebt sich seine
Masse, wodurch eine Veränderung des Feldes herbeigeführt wird,
was induzierend auf die Wicklung der Spule wirkt.
Fig. 107.
Die Stromrichtung ist eine wechselnde, so daß die Zeiger­
werke, die daran geschlossen werden sollen, mit polarisierenden
Magneten ausgerüstet sein müssen. Der gesamte Stromerzeuger ist
in das Werk eingebaut, die Nachstellvorrichtungen sind daher
keine Schalter, sondern Auslösevorrichtungen des Laufwerkes zum
Betriebe des Induktors.
—
174
—
Tabelle für die Widerstände verschiedener Vorschaltlampen, deren Strombedarf für die gebräuchlichen
Spannungen.
Watt
Kerzenstärke (Volt mal
Ampäre)
5
10
10
20
32
16
50
25
64
32
50
100
10
5
10
20
32
16
25
50
32
64
50
100
Volt
Ampgre
Ohm
110
110
110
110
110
110
220
220
220
220
220
220
0,0909
0,1818
0,2909
0,454
0,582
0,999
0,0454
0,0909
0,1454
0,227
0,291
0,499
2000
1500
378
220
189
110
4200
2100
756
440
378
220
In dieser Tabelle sind Lampen angenommen worden, welche
per Kerzenstärke 2 Watt verbrauchen. Die Widerstände gelten
für glühende Lampen und müssen, wenn die Stromstärken welche
durch die Lampen hindurchgehen sehr klein sind, um etwa 20
Prozent vermehrt werden.
Metallfadenlampen brauchen für die Kerzenstärke ungefähr
ein Watt, haben deshalb den doppelten Widerstand der Kohlen­
fadenlampen, sind aber für Vorschaltwiderstände wegen ihrer
großen Empfindlichkeit nicht geeignet.
—
175
—
Die StromÜbertragungsanlagen (Leitungen) und
ihre Sicherungseinrichtungen.
Die Ausführung der Leitungen verlangt eine besondere Auf­
merksamkeit, sowohl in Bezug auf die Wahl des Leitungsmaterials,
als'a u c h mit Rücksicht auf die solide, den Erfahrungen ent­
sprechende Befestigung desselben.
Jede noch so kleine Unterlassungssünde kann späterhin
durch einen ungeheuren Mehraufwand von Arbeit die unange­
nehmsten Folgen zeitigen.
Wichtig ist die Wahl der Isolierung, die durch die Spannung
der Anschlußklemmen an welche die Leitung angeschlossen ist, ferner
aber auch durch die örtlichen Verhältnisse ihres Weges bestimmt
wird.
Die gebräuchlichen Netzspannungen der Elektrizitätswerke
schwanken zwischen 100 und 250 Volt. Es gibt allerdings an
den Entnahmestellen noch höhere Spannungen bis 500 Volt, die
aber durch die Anordnung von Mehrleitern in Bruchteilen dieser
Spannung verwandelt werden können, z. B. bei Dreileitungen in
die Hälfte, bei Fünfleitern in die Hälfte beziehungsweise ein Viertel.
Diese Spannungen verlangen eine sehr gute Isolation, nicht
nur mit Rücksicht auf die Betriebssicherheit, als mehr auf die
persönliche Sicherheit der dort Beschäftigten, weil die physiolo­
gische Wirkung dieser Ströme so stark ist, daß durch unvor­
sichtige Berührung schlecht isolierter Stellen, eine ernstliche
Gefährdung der Gesundheit und des Lebens erfolgen kann.
Nun ist allerdings nach unten zu die Grenze für die Ver­
wendung der nach den Vorschriften des elektrotechnischen Vereins
isolierten Drähte nicht festgelegt, sondern man nimmt, wenn es
sich um eine heikle Anlage handelt, auch für die niedersten
Spannungen Drähte mit einer sehr guten Isolation, umgekehrt
aber dürfen für die Spannungen der Elektrizitätswerke nur Drähte
verwendejt werden, die mit Gummi isoliert sind.
Werden durch Transformierung Zwischen-Spannungen er­
zeugt, die nicht ausgesprochene Niederspannung 80—500 Volt
im Sinne der Vorschriften des E. V. sind (Hochspannungen sind
1000 Volt und höher) aber über die als maximal angenommene
—
176
—
Batteriespannung hinausgehen so nimmt man mit Paragummi
isolierte Drähte.
Für die niedersten Spannungen können die gewöhnlichen
Drähte, die bloß mit Wolle oder irgend einer Imprägnierung isoliert
sind, montiert werden, doch keinesfalls in feuchten Räumen, wo­
selbst man Drähte mit einer Isolierung verwendet, die gegen die
Feuchtigkeit Schutz bietet.
Die Wahl des Drahtdurchmessers hängt von der Belastung
der Leiter durch die Stromstärke ab, bezw. von ihren Längen
und wird so bestimmt, daß ihr Widerstand ein möglichst kleiner
ist, damit auch der Spannungsverlust möglichst klein bleibt.
Das Material der Seele der Drähte, ist fast ausschließlich
reines Elektrolytkupfer, bei Freileitungen auch Aluminium, Eisen
und Bronzelegierungen, die dann ohne Ueberspinnung bleiben.
Die Isolierung der Drähte wird hergestellt:
1. Aus Längsfäden von Wolle, die den Draht umgeben und
durch Umwicklung von Wollfäden festgehalten werden. Das
ganze ist mit Wachs getränkt.
Diese Drähte werden auch mehradrig hergestellt, indem
zwei oder mehrere isolierter Drähte noch mit einer gemeinsamen
Wolleumspinnung versehen sind.
Die Bezeichnung ist kurzweg
„W achsdraht“.
2. Der Draht ist von Längsfäden umgeben, die mit einem
Guttaperchaband umwickelt werden, sodann kommt eine doppelte
Umwicklung von Wolle in entgegengesetzter Richtung, und eine
Imprägnierung von Wachs, Paraffyn oder eine Teertränkung.
Die Bezeichnung ist: Draht mit G uttaperchaisolieru ng.
3. Der Draht liegt in einem Gummirohr (eventuell einem
zweifachen) ist sodann mit mehrfacher Wolleumwicklung und
einer Umspinnung versehen, welche mit einer Teermischung im­
prägniert wurde.
Bezeichnung: Gummidraht.
4. Der Draht ist mit einer Isolierung wie der vorige ver*
sehen, und mit einem Bleimantel, manchmal auch mit eine«
Stahlband umpreßt. Diese Leitungen werden ein und mehradrig
ausgeführt.
Bezeichnung: Kabel.
177
-
5. Doppelleitungen, auch Dreifachleitungen, welche aus einer
mit einer Umspinnung versehenen Litze bestehen, die dann noch
eine Guttaperchaisolierung in nochmaliger Umwicklung, endlich
eine Umspinnung von Eisengarn oder Seide trägt.
Die Litze besteht aus einer dem Querschnitt der Leitung ent­
sprechenden Anzahl von dünnen (0.1 m/m Durchmesser) Kupfer­
drähten. Je zwei oder drei solcher isolierter Leitungen werden
zusammengewunden.
Bezeichnung: L itz e n d ra h t.
6 . Litze in Gummiisolierung, mehrfach mit Wolle umwunden,
Umspinnung mit Eisengarn oder Seide, zwei oder drei isolierter
Leitungen werden zusammengewunden.
Bezeichnung: L itz e n d ra h t.
7. Kupferdraht in Gummiisolierung mit Eisengarn umsponnen,
je zwei isolierte Leiter zusammengewunden.
Bezeichnung: (wegen seiner Verwendung bei den Staatstelephonanlagen zur Innenmontage) T e le p h o n d r a h t.
Es gibt nun allerdings eine Anzahl von Drähten, die ab­
weichende Isolierung haben. Die gebräuchlichsten sind jedoch in
der obigen Tabelle enthalten.
In neuerer Zeit njacht eine Isolierung viel von sich sprechen:
die Hackethalsche Isolierung. Sie besteht aus einer Verkleidung
der blanken oder auch schon mit Gummi isolierten Leiter mit
Papierhüllen und Pflanzenstoffen, die in einer durch Patente
geschützten Masse nach besonderem Verfahren getränkt werden.
Sie widersteht allen Einflüssen der Atmosphäre und Feuchtigkeit,
selbst den Säuredämpfen, woraus sich ihre Verwendbarkeit für
solche Leitungen, die derlei Einflüßen unterworfen sind, ergibt.
Das Lebenselement der Hackethalleitung, Fig. 108, soll die
Atmosphärische Luft sein, unter deren Einwirkung sie an Isolierfähig­
keit und Härte durch Oxydation zunimmt. Die Drähte werden mit
verschiedener Isolierung für Stark und Schwachstrom ausgeführt.
Fig. 108.
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
12
—
178
—
In bezug auf ihren Weg unterscheidet man Außenleitungen,
wenn dieselben im Freien, also außerhalb der Gebäude geführt
werden, und Innenleitungen, wenn sie innerhalb geschützter Räume
laufen. Nach der Art ihrer Montage nennt man die Außenleitungen
Freileitungen, wenn sie auf Mastbäumen oder auf Isolatoren in
größerer Entfernung von den Mauern an den Gebäuden angebracht
sind, Kabelleitungen, wenn sie unter Verwendung von Kabeln in
der Erde oder in hierzu ausgehobenen und verschlagenen Erd­
kanälen laufen.
Bei Innenleitungen unterscheiden wir offene, wenn der Draht
außen an der Mauer, gleichviel mit welcher Befestigung, läuft,
gedeckte Leitungen, wenn der Draht unter oder in dem Verputz
des Mauerwerkes liegt.
Die Art der Befestigung der Drähte richtet sich nun nach
der Spannung, damit sie eine entsprechende Isolierung des Leiters
gegen das Mauerwerk bildet, ferner aber auch nach der Beschaffen­
heit der Räume, da sie gleichzeitig Schutz gegen eventuelle Feuchtig­
keit bieten muß, endlich aber nach der Ausstattung der Räume,
da sie dem Schönheitsgefühl Rechnung tragen soll.
Die Wachsdrahtmontage darf nur dort ausgeführt werden,
wo es sich um ganz geringe Spannungen 2—8 Volt handelt und
die Räume ganz trocken sind. Sie soll sich möglichst auf Signal-
Fig. 109.
-
179
—
leitungen, oder sonst untergeordnete Stromwege beschränken, und
auch da vor mutwilligen oder zufälligen Beschädigungen geschützt sein.
Die Befestigung dieses Drahtes geschieht mittels der in
Fig. 109 gezeigten Drahtklammer, mit der er gefaßt und an die
Mauer genagelt wird. Zum Schutze der Isolierung, um zu ver­
meiden, daß die Metallklammern mit dem Drahte in Kontakt
kommen und eine Stromabgabe an die Erde vermitteln möchten,
legt man kleine Stückchen von Preßspann oder Karton zwischen
Draht und Klammer. Ist die Mauer schlecht und halten die
Klammern nicht genügend fest, so muß man sie in vorher da­
selbst eingetriebene Holzkeilchen einschlagen. Zu diesem Zwecke
bohrt man sich in Entfernung von ungefähr je 1 m mittels des
unten beschriebenen und in Fig. 110 dargestellten Rohreisens,
as einen Durchmesser von 15 mm hat, Löcher in der Tiefe von
4 cm längs des ganzen Weges der Leitung und schlägt in die­
selben gleichlange Holzkeile, so daß sie mit der Mauer eben sind.
Sie geben den Klammern einen vorzüglichen Halt und er­
möglichen, daß der Draht gut ausgespannt werden kann, ohne
daß die Klammern beim Ziehen herausfallen. Das Rohreisen, ein
bei der Montage unentbehrliches Instrument, welches, obwohl es
auch dem Uhrmacher vorzügliche Dienste zu leisten vermag, sehr
wenig bekannt ist, besteht aus einem Stück Gasrohr, das an
einem Ende zackig ausgefeilt wird. Beim Bohren eines Loches
in die Mauer setzt man das gezackte Ende an dieselbe an, während
man unter fortwährendem Drehen des Bohrers, auf sein glattes
Ende schlägt. Das Loch wird rund, und der Verputz bleibt un­
beschädigt. Es ist solcher Art möglich, in einigen Minuten eine
Mauer durchzubohren, ohne dieselbe zu beschädigen, nur muß
vor dem vollständigen Durchschlagen von der anderen Seite
an richtiger Stelle entgegengebohrt werden.
Zur tadellosen Verlegung einer Leitung gehört natürlich
außer der guten Isolierung und soliden Befestigung eine gewisse
12*
—
180
-
Rücksichtnahme auf das Schönheitsgefühl, indem man bei der
Führung des Drahtes nutzlose Ecken vermeidet, ihn in möglichst
einfachen geraden Linien legt und wenn es möglich ist, dem Auge
unsichtbar macht Zu diesem Zweke kommt er tunlichst auf Ge­
simse und bei glatten Mauern an Bordüren zu liegen, wobei man
die Farbe der Isolierung der Bordüre entsprechend wählt
Um den Draht während einer längeren Strecke in gerader,
eckenfreier Richtung zu führen, ist es notwendig, sich eine gerade
Linie an der Wand zu ziehen. Dies geschieht, indem man an
den Endpunkten dieser Strecken kleine Drahtstifte in die Mauer
einschlägt und eine mit Holzkohle geschwärzte Schnur über die­
selbe spannt Zieht man die Schnur in der Mitte ihrer Länge
von der Mauer weg und läßt sie los, so klatscht sich das Kohlen­
pulver an der Mauer ab.
Zum Festmachen des Drahtes an der Mauer bedarf man
einer Hilfsperson, welche die Drahtrolle am linken Arm mit der
rechten Hand den Draht davon abwickelt und gleichzeitig stark
anspannt, so daß er fest an der Mauer anliegt und nach dem
Festnageln nicht mehr nachlassen kann. Eine locker hängende
Leitung sieht unschön aus und ist auch leicht zu beschädigen.
Um das Durchhängen des Drahtes zu vermeiden, ist er in Zwischen­
räumen von längstens 1 m anzunageln. Wird die Leitung in einem
anderen Raum übergeführt und ist es nicht möglich, den Draht
durch eine Bohrung des Türstockes oder Fensters zu legen, so
wird mit Hilfe eines Rohreisens von genügendem Durchmesser
die Wand an geeigneter Stelle durchbohrt, in die Bohrung das
Stück eines Gummischlauches oder besser, eines Bergmannrohres
(Rohr aus Papierstoff und mit Teer imprägniert) geschoben und
die Oeffnungen an beiden Seiten mit sogenannten Einführungs­
muffen aus Porzellan (siehe Fig. 111) abgeschlossen. Auf diese Art
Fig. 111.
ist der Draht vor scharfen Steinkanten und feuchtem Mauerwerk
geschützt Tritt jedoch der Draht nach Durchbruch der Mauer
—
181
—
ins Freie oder in dunstige Räume, wo mit feuchten Niederschlägen
an W änden und Draht usw. gerechnet werden muß, so ist die
Form der Porzellaneinführung die einer Pfeife (Fig. 114), welche
mit dem Kopfe nach abwärts gekehrt ist, wodurch das Hinein­
laufen des tropfenförmigen Niederschlages, Regens usw. in die
Maueröffnung verhindert wird. Dies muß geschehen, da sonst
die' Feuchtigkeit in kurzer Zeit die Isolierung des Drahtes und
diesen selbst zerstören würde. Auch die Bohrungen in Holz­
wänden, Tür- und Fensterstöcken, welche zum Durchführen von
Leitungsdrähten dienen, versieht man aus Schönheitsrücksichten
mit Porzellan oder Beinmuffen, welche die sichtbaren Öffnungen
hübsch abgrenzen und den Draht vor Beschädigungen an scharfen
Kanten schützen. In feuchten Räumen muß ein Draht mit ent­
sprechender Isolierung, Guttapercha oder Teerimprägnierung, ver­
wendet werden, auch ist es schädlich, den Draht direkt an die
Mauer anzunageln, da der sich an den Klammern bildende Rost
unfehlbar den Draht zerstören würde. Zur Befestigung des
Drahtes dienen dann die in Fig. 112 und 113 gezeigten Porzellan-
Fig. 112.
klemmen. Der Draht wird in die im Porzellanunterteil befind­
lichen Nuten gelegt und mit dem Porzellandeckel, mittels Holz­
schrauben, in die vorher ins Mauerwerk eingestemmten Holzkeile
derart verschraubt, daß er zwischen Ober- und Unterteil der
Klammern eingespannt ist. Dadurch liegt der Draht frei in der
Luft. Sein Abstand von der Mauer ist gleich der Höhe des
Porzellansockels, also ungefähr 10 mm. Diese Befestigung hat
noch den Vorteil, das kein metallischer Teil den Draht berührt.
Dieselbe Befestigung und das gleiche Drahtmaterial kann man
-
182
—
auch anwenden, wenn eine Leitung längs einer Hausmauer im
Freien zu führen ist. Die Abstände der einzelnen Klammem von­
einander sind wieder 1 m; biegt man aber von der Richtung, in
welcher der Draht geführt wurde ab, so kommen an die Ecke
unmittelbar vor jeder Biegung je eine Klammer (siehe Fig. 113)
und der Draht wird zwischen den beiden Klemmen in parallelen
Kreisbogen in seine neue Richtung hinübergeführt.
Zum Schutze der Leitung an Hausmauern, legt man dieselbe
gewöhnlich unter Gesimse und andere Mauervorsprünge. Wird
die Leitung über einen freien Raum geführt, also von einer Haus­
mauer auf eine andere, so muß der Draht an Isolatoren mit Eisen­
trägern (siehe Fig. 114) befestigt werden. Der Draht muß einmal
—
183 —
um den Kopf der Porzellanglocke herumgewunden und mittels
Kreuzbund durch verzinkten Eisendraht auf derselben festgebunden
werden. Zur Freileitung kann man auch oxydfreie blanke Drähte
nehmen, besser ist es aber, die mit Gummi isolierten und Teer
imprägnierten Drähte zu verwenden, doch muß der Querschnitt
der, Drahtseele je nach Länge der freien Strecken möglichst groß
angenommen werden, um ein Reißen der Drähte, insbesondere
im W inter bei Schneebelastung, zu vermeiden.
Die Firma Siemens & Halske bringt Isolatoren in den Handel,
die sich sehr gut für Abzweigungen eignen. Die Isolatoren haben
zwei Rollen, in welche die Drähte in Form von Schlingen ein­
gehängt werden. Untereinander werden sie durch Abzweigungen
verbunden, die an die Klemmen einer Sicherung, die sich im
Innern des Isolators befindet, angeschraubt werden, der Kontakt
wird durch einen Stöpsel hergestellt. Der Isolator ist in Fig. 115
Fig. 115.
dargestellt, seine Anwendung in Fig. 116. (Siehe auch Sicherungen
Seite 192— 195.)
Die Querschnitte der Freileitungen bewegen sich gewöhnlich
zwischen 6 und 12 mm. Kreuzt die Freileitung eine andere, durch
welche Starkstrom geht, so ist eine Vorrichtung anzubringen, daß
beim Reißen eines Drahtes keine Berührung der beiden Leitungen
stattfinden kann. Dieses wird am besten dadurch erreicht, daß
man zwischen beiden Leitungen ein Netz spannt, welches unter
keinen Umständen ein Zusammentreffen derselben erlaubt.
Es gibt Fälle, in welchen es ausgeschlossen ist, eine Frei­
leitung zu führen; sei es, daß dieselbe zu häufig Beschädigungen
-
184
—
Fig. 116.
ausgesetzt und daher deren Instandhaltung zu kostspielig wäre,
oder auch, daß die behördliche Bewilligung zur Verlegung der­
selben (die unbedingt eingeholt werden muß, wenn die Leitung
über öffentliche Gründe führt) aus irgendeinem unanfechtbaren
Grunde verweigert wird. Dann muß man die Leitung unterirdisch
als Kabel führen. In dieser Form stellt sich die Verlegung aller­
dings teurer, dagegen sind die Instandhaltungskosten einer Frei­
leitung wesentlich höhere, so daß das größere Anlagekapital einer
Kabelleitung bald amortisiert ist. Überdies bietet letztere, wenn
sie unter Berücksichtigung des Lagermaterials regelrecht verlegt
wurde, eine bedeutende Betriebssicherheit. Dem Uhrmacher wer­
den ja auch kaum größere Kabelverlegungen Vorkommen, und
auf kürzere Streken spielt der Preisunterschied keine wesentliche
-
185
—
Rolle. Betrachten wir zunächst das Material bei unterirdisch ge­
führten Leitungen: Die Bleikabeln (wir nehmen sie vorläufig nur
für Schwachstrom) bestehen aus gut isolierten Drähten, deren
einer oder mehrere von einem Bleimantel fugenlos umschlossen
ist bezw. sind. Die Fig. 117 zeigt ein derartiges Kabel. Wir sehen
Fig. 117.
bei D die Kupferseele, bei P eine aus Papier und Fäden bestehende
Isolierung, bei J eine mit Compoundtränkung versehene Juteum­
spinnung und endlich bei B einen Bleimantel. Um das Kabel
auch vor Verletzungen zu schützen und ihm eine größere Ab­
reißfestigkeit zu erteilen, gibt man bisweilen zwischen Juteum­
spinnung und Bleimantel eine Lage von verzinkten Stahldrähten
SD, wie in Fig. 118 ersichtlich ist. Diese Kabel werden vorteilhaft
Fig. 118.
für längere Leitungsstrecken angewendet. Für die Tiefe der Ver­
legung des Kabels, sowie die Art derselben ist die Länge des
W eges wie auch die Eigenschaften des Erdmaterials maßgebend.
In festem Erdreich und auf kurzen Strecken kann man das Kabel
in geringerer Tiefe und ohne weiteren Schutz verlegen. Anders
in sandigem Grunde, wo häufig Terrainbewegungen Vorkommen.
Hier muß man vor allem die sicherste Strecke wählen, hebt einen
Graben über die Länge der Strecke aus und legt einen Holz­
schlauch ein (Fig. 119), der mit dem festen Grunde verankert,
d. h. zeitweise durch eingeschlagene Piloten gesichert wird. D as
Kabel wird hierauf eingelegt, die Holzdecke geschlossen, und der
Graben verschüttet. Diese Art der Verlegung läßt ein nachheriges
Kontrollieren und eventuelles Auswechseln der Kabel zu, ohne
den ganzen Graben öffnen zu müssen, da sich das Kabel leicht
aus dem Schlauche herausziehen und auch wieder einziehen läßt.
Bei hängendem Terrain ist überdies für eine zeitweise Befestigung
—
186 —
des Kabels Sorge zu tragen, da son«t leicht ein Reißen des
Mantels und der Seele eintreten könnte.
Fig. 119.
Beim Anschluß einer H<.usleitung an eine Kabelleitung führt
man letztere in einer £usgestemmten Ritze der äußeren Haus­
mauer bis zu einem in dieselbe eingelassenen Anschlußkasten.
Derselbe besteht aus einem viereckigen Holzkästchen, dessen
Blechtüre mit Scharnieren angeschlagen ist und mittels Schloß'abgesperri werden kann. (Fig. 120.)
Oben nnd unten vermitteln zwei Löcher den Einlaß der Haus­
leitung, bezw. des Kabels. Das Kästchen wird so tief in die
—
187
-
Mauer eingelassen, daß das Türchen in einer Flucht mit derselben
liegt. (Fig. 121.) Streicht man das Türchen in der Farbe der
—
188
Mauer, so wird der Anschluß möglichst unauffällig sein. Das
Bleikabel wird von unten,die Hausleitung von oben in den Anschluß­
kasten geführt. Innerhalb desselben werden die Seelen der
beiden Leitungen mit Klemmen verbunden und isoliert. Bei Stark­
stromleitungen befinden sich in dem Anschlußkasten noch die
Abschmelzsicherungen zwischen b*eiden Leitungen, welche an die
Klemmen derselben angeschlossen werden. Die Hausleitung wird
in einem eingemauerten Bergmannrohr bis zur Durchbruchstelle,
an welcher sie in das Innere des Raumes treten soll, geführt.
Hier wird der Durchbruch vollzogen und entweder ein Holz­
kästchen oder eine aus lakierter Papiermasse bestehende runde Ab­
zweigdose (Fig. 122 und D in Fig. 121) eingesetzt. Die Leitung
Fig. 122.
führt durch ein in die Öffnung am Boden der Dose eingeführtes
Bergmannrohr in das Innere des Gebäudes. Zur Verbindung der
Innenleitung mit dem Kabel wird ein mit Gummi isolierter und
gegen Feuchtigkeit durch imprägnierte Umspinnung geschützter
Draht (Fig. 123) verwendet. Zu dem kurzen Stücke von der
Fig. 123.
letzten Abzweigdose bis in den Innenraum kann der daselbst zur
Verlegung gelangende Draht verwendet werden, und wird in der
Abzweigdose mit dem Gummidrahte durch Klemmen verbunden
und sodann isoliert. Verlegt man eine Leitung für Starkstrom,
-
189
-
so ist, unbehindert ob man den Strom durch Vorschaltwiderstände schwächt, die gesamte Leitung nach den behördlichen
Vorschriften für die Verlegung von Starkstrom auszufühen. In
Deutschland und Oesterreich gelten hierfür speziell strenge Be­
stimmungen und es ist immerhin besser, eine Leitung gleich zu Beginn
diesen Vorschriften entsprechend zu verlegen, als zu riskieren, daß
späterhin die Anlage von dem in Betracht kommenden Elektrizi­
tätswerke nicht angeschlossen wird. Bevor wir uns in die Details
der Leitungsmontage einlassen, betrachten wir eine Leitung als
solche im ganzen. Die Elektrizitätswerke (siehe auch Seite 150
bis 154), die Erzeugungsstätten für unseren Strom, leiten denselben
mittels Kabel oder Freileitung an die Orte, an welchen er verbraucht
wird. Und zwar ist er innerhalb gewisser Grenzen in verschiedenen
Stärken zu entnehmen.
Die entnommene Stromstärke richtet sich nach dem W ider­
stande der angeschlossenen Apparate. Es ist möglich, daß bei
zufälliger oder beabsichtigter Entnahme des Stromes in einer
höheren als der maximal zulässigen Stromstärke die Kabel selbst
oder mindestens die Isolierung der Seelen durch stärkere Er­
wärmung leiden würden. Aus diesem Grunde werden dieselben
durch Abschmelzsicherungen derart geschützt, daß die Einsätze
der Sicherungen bei höherer als der zulässigen Belastung ab­
schmelzen und den Strom unterbrechen. Da natürlich der durch
die Hauptleitung gehende Strom der Summe aller durch
die einzelnen Abzweigungen gehenden Stromstärken entspricht,
(Seite 84), so muß der Querschnitt des Kabels dementsprechend
groß angenommen werden, wogegen die Abzweigleitungen nur
etwas stärker sind, als sie mit Rücksicht auf den abgeleiteten
Strom sein müßten. Da nun die Gefahr vorliegt, daß im Falle
eines Kurzschlusses auch diese Leitung zerstört würde, ohne die
sehr starken Sicherungen in der Zentrale selbst durchzuschmelzen,
muß die Anschlußleitung unmittelbar beim Anschlüsse an das
Kabel ebenfalls gesichert werden. Die Hausanschlußleitung wird
durch Vorschalten von Sicherungen zwischen ihr und der Kabel­
anschlußleitung gesichert, darauf folgt der Verbrauchsmesser und
hinter demselben die Sicherungen der eigentlichen Uhrleitung.
Das Schaltungsschema in Fig. 124 zeigt uns die Anlage der
Sicherungen. KL ist die Kabelleitung, HK sind die Sicherungen
x s
,f4 ~ r~
XL
Al
£
*S-
fe S j
L
Fig. 124
ItU .,
2-
J I I L
des Kabelanschlusses, AS ist die Kabelanschlußleitung, Ss sind
die Sicherungen des Hausanschlusses, hinter demselben die Hausanschlußleitung bis zum Zähler, die Zählerleitung ZL—S3, welche
die Sicherungen der Uhrleitungen darstellen, ferner die Uhrleitung
UL. Die Sicherungen sind den Teilstrecken der Leitung an­
gemessen, dimensioniert und stets so bemessen, daß sie in ab­
fallender Richtung schwächer werden. So sehen wir im Schaltungs­
schema (Fig. 124) die Sicherungen für einen Stromdurchgang von
5 Ampere und zwar: Das erste Paar am Kabelanschluß mit 15
Ampere,, das nächste (Hausanschluß) mit 9 Ampere und die letzten
(vor der Leitung) mit 6 Ampere.
Die Hausanschlußsicherungen müssen in versperrbaren Kästen
untergebracht sein. Damit diese möglichst kompendiös ausfallen,
werden sie aus Guß hergestellt und enthalten nicht mehr Innen­
raum als zur Unterbringung der nötigen Sicherungen gebraucht
wird. Die von der A. G. Siemens & Halske hergestellten Haus­
anschlußsicherungen sind in Fig. 125, 126 und 127 dargestellt.
Der geöffnete Kasten (Fig. 125) ist für 2 Sicherungen, der ge­
191
-
schlossene Kasten für 3 Sicherungen eingerichtet. Fig. 127, der
Schnitt durch den Kasten zeigt seine Inneneinrichtung.
Ä U nterteil
B Isolierbüchsen
C H erausnehm bare Stirnw and
D O berteil
E V erschlußschraube
F S icherung
G Fenster
H K lappdeckel
J D urchführungsrolle
K H erausnehm bare, zweiteilige T rennL G um m idichtung
w and
M E rdungsschraube für das K abel
N E rdungsschraube für das G ehäuse
O K abelschelle
Fig. 127.
Bei der Installation einer Anlage mit Anschluß an das Stark­
stromnetz fragt sich nun: Wieweit obliegt es dein Monteur, die
Leitung auszuführen?
Die Elektrizitätswerke stellen die Leitung von dem Kabel
bis zu den Sicherungen des Hausanschlusses her. Von hier an,
einschließlich der Sicherungen, ist die Leitung vom Monteur der
Anlage herzustellen.
Wie erwähnt, spielen die Sicherungen eine große Rolle.
Von ihrem guten Funktionieren hängt bei einem Kurzschluß oder
einem sonstig unbeabsichtigt hervorgerufenen starken Stromdurchgange die Größe der Störung, eventuell deren Folgen ab. Aus
diesem Grunde wurden Bestimmungen über die Verwendung von
Abschmelzsicherungen erlassen.
Eine derselben betrifft die Unverwechselbarkeit der Schmelz­
einsätze oder mit anderen Worten, die Sicherungen müßen derart
konstruiert sein, daß Einsätze für höhere Ströme auf Unterteile,
welche für geringere Stromstärken bemessen sind, nicht passen,
so daß in einem bestimmten Unterteil nur Sicherungen für die
gleichen Stromstärken oder aber nur für niedere Stromstärken
eingesetzt werden können. Dadurch wird vermieden, daß aus
Unachtsamkeit oder irgendeinem anderen Grunde mit einem
-
192
—
stärkeren Einsatz versehene Sicherungen bei größerer Belastung
nicht abschmelzen würden und eine Beschädigung der Leitung
stattfinden könnte.
Sicherungen, welche diesen Vorschriften entsprechen und
sehr häufig in Verwend ungsind, wurden von Siemens und von Edi­
son konstruiert. Fig. 128 zeigt eine komplette Siemens-Sicherung,
Fig. 129 den Unterteil, Fig. 130 den Oberteil und Fig. 131 einen
Schnitt der zusammengesetzten Sicherung. In letzterer Darstellung
Fig. 130.
Fig. 131.
ist der Stromweg leicht zu verfolgen. Der Strom tritt bei Ki der
Anschlußschraube durch die Klemmen in den Kontaktknopf Q ,
von hier durch ein in den Oberteil eingelassenes Metallstück Bi
in das Innere desselben, woselbst der Schmelzdraht angelötet ist,
welcher in einem Sandbette, das durch den Deckel D abge­
schlossen wird, liegt und mit seinem zweiten Ende an das
Metallstück B* gelötet ist. Von hier geht der Strom in den Kontakt­
—
193
knöpf C-j und durch die Schraube K 2 in die Leitung. Bei ab­
gehobenem Oberteil ist der Stromweg unterbrochen, da zwischen
Ci und C 2 keine metallische Verbindung besteht.
Der Körper der Sicherungen ist aus Porzellan, isolierend
und feuerfest. Die Einbettung des Schmelzdrahtes in Sand ge­
schieht aus dem Grunde, weil ein wegspringendes Stück des
glühenden Drahtes Veranlassung zu einem Brande bilden könnte.
Die Unverwechselbarkeit der Einsätze wird dadurch erreicht, daß
der* Ansatz A, auf welchen das Oberteil der Sicherungen ge­
schraubt wird, entsprechend der maximalen Stromstärke ver­
schieden lang ist, ebenso wie die in dem Oberteil enthaltene
korrespondierende Aussenkung und zwar wird, je niedriger die
Stärke der Sicherung sein wird, die Senkung tiefer und der An­
satz länger sein, so daß höhere Sicherungen wegen der niedrigen
Senkung und des längeren Ansatzes CA nicht mehr mit den
Kontaktknöpfen in Berührung kommen können.
Von den Edison Sicherungen zeigt Fig. 132 den Stöpsel oder
Sicherungseinsatz, Fig. 133 die Seitenansicht, Fig. 134 die Draufsicht
des Unterteiles bei abgehobenem Deckel und Fig. 135 den Schnitt
Fig. 132.
Fig. 133.
Fig. 134.
Saunier, L eh rb u :h der U hrm acher^. Bd. 5.
13
—
194
—
durch die komplette Sicherung. Der Körper der Sicherung ist
aus Porzellan, ebenso der Stöpsel, welcher innen hohl ist
Fig. 135.
ln einer Vertiefung des Unterteils liegt eine Metallbrücke an beiden
Enden mit Anschlußschrauben S*, in der Mitte mit einer sechskantigen
Kontaktschraube C versehen. Eine gebogene Metallbrücke, welche
rechtwinkelig zur ersten gleichfalls in einer Vertiefung liegt, trägt
die Klemmenschrauben S( für die Ableitung und am anderen
Ende ein Gewinderohr zur Aufnahme des Stöpsels. Wenn dieses
Gewindestück mit der Kontaktschraube C leitend verbunden ist,
so ist der Leiter geschlossen. Diese Verbindung stellt nun der
Stöpsel her. Über denselben ist ein Gewinde aus Metall gepreßt,
welches in das Gewinderohr paßt und unten ist ein Metallknopf,
der in das Innere des Hohlraumes reicht. Hier sind beide durch
Fig. 136.
—
195
-
einen angelöteten Schmelzdraht verbunden. Der Hohlraum ist
mit Sand oder Asbest ausgefüllt und durch einen Blechdeckel
verschlossen. Die Unverwechselbarkeit der Sicherungsstöpsel wird
durch verschiedene Längen der Kontaktschraube C und des Metall­
stöpsels K bewirkt.
Die Montage der Sicherungen geschieht entweder auf einer
Marmorplatte oder einem Holzbrettchen, wobei letzteres durch
Porzellaneinführungen und Unterlagsrollen von der Mauer isoliert
ist. (Fig. 136 und 137.) Die Anschlußsicherungen selbst müssen
Fig. 137.
um sie Eingriffen Unberufener zu entziehen, in einem versperrbaren
Kästchen eingeschlossen sein. (Siehe Seite 186 und 190.)
Die Anschlußleitung soll, wenn sie aus dem Keller oder
durch einen feuchten Raum führt, niemals in Rohre verlegt werden,
da sich in denselben Kondenswasser sammelt und die Isolierung
ruiniert. Man nimmt daher zu diesem Zwecke Rohrdrähte, auf
welche wir später zurückkommen oder legt gut isolierte Gummi­
drähte frei auf Porzellanrollen, eventuell legt man den Draht in
nach unten offenen Stahlrohren (Peschelrohre). Die freien Lei­
tungen werden entweder mit Holzschrauben in vorerst eingestemmte
Holzkeile geschraubt (Fig. 138) oder man verwendet die aus
Gußeisen hergestellten Dübel mit aufgesetzten Porzellanrollen
13*
-
196
-
(Fig. 139), welche gleichfalls in die eingestemmten Mauerlöcher
vergipst werden. Die Verbindung des Drahtes auf der Rolle ge­
schieht mit dem in Fig. 138 gezeigten Kreuzbund durch verzinkten
Fig. 138.
Fiß. 139.
Eisendraht. Das Leitungsmaterial ist das in Fig. 123 gezeigte.
Diese Art der Verlegung läßt eine leichte Kontrolle zu und ist
aus diesem Grunde zu empfehlen. Die Querschnitte des Drahtes
richten sich nach der Belastung. Nachstehend ist eine kleine
Tabelle mit den für die Zwecke des Uhrmachers ausreichenden
Dimensionen gegeben.
Tabelle V.
Querschnitt
0.75 mm2
1
1.5 ff
2.5
4
6
♦1
j
i
Durchmesser j Höchstzulässige
|
Belastung
0.95 mm
4 Amp&re
1.15 „
1.35 *»
10
1.8
15
2.3 f»
20 „
2.8 W
30 „
Widerstand in Ohm
für 1 m
0.02215 n
0.0153 „
0.0131 „
000684 „
0.00419 „
0.0Ö283 „
Jede Leitung, welche teilweise im Freien geführt wird, muß
auch gegen atmosphärische Entladung gesichert werden, d. h. man
schaltet zum Schutze der an sie angeschlossenen Apparate eine
Blitzschutzvorrichtung ein, welche ein direktes Übergehen der
atmosphärischen Entladung in die Erde ohne Beschädigung der
Apparate bewirkt. Eine derartige Vorrichtung für einen Zwei­
leiter ersehen wir in Fig. 140. Die beiden nach unten mit Zacken
—
197
—
versehenen Metallplatten a und b sind auf einem isolierenden
Unterteile befestigt und unmittelbar hinter der Einführung in das
Fig. 140.
Gebäude, jedenfalls aber noch vor den zu schützenden Apparaten
an diese angeschlossen (siehe Fig. 141^). ln ganz minimalem Ab­
stande gegen diese beiden Platten ist eine gleichfalls gezackte
Metallplatte C an den isolierenden Unterteil derart befestigt, daß
die Zacken derselben denen der beiden ersterwähnten gegen­
überstehen. Die Platte C ist durch einen dicken, mindestens
2.5—3 mm starken Kupferdraht geerdet, d. h. entweder an die
Wasserleitung angeschlossen oder in Ermanglung einer solchen
mit einer im Erdreich mindestens 2 m tiefliegenden Erdplatte von
genügendem Flächenmaße verbunden. Anstatt voller Platten ver­
wendet man zu diesem Zwecke auch Metallgitter aus gegen die
Zerstörung durch Feuchtigkeit genügend geschützten Drähten.
Deren Flächenmaß nimmt man gewöhnlich mit einem Quadrat­
-
198
meter oder höher an. Nicht empfehlenswert ist es, die Erdplatten
in Brunnen zu versenken, da das W asser insbesonders bei Kupfer­
platten sehr leicht vergiftet wird. Eine zweite Art von Blitzschutz­
vorrichtung zeigen Fig. 142 und Fig. 143. Zwei Metallrollen a
Fig. 142.
und b werden durch ein dünnes Seidenband S isolierend getrennt»
welches mit genügender Reserve auf einer Vorratsrolle r auf­
gewickelt ist, zwischen den beiden Metallrollen durchgeht und
das Gewichts- und Griffstück g trägt Die Rolle b ist mit der
Erde verbunden. Bei mehrfachen Leitungen ist die Anzahl der
Rollen a entsprechend der Zahl der Leitungen zu nehmen und
sind dieselben sowohl untereinander als auch von der Welle zu
isolieren.
Die Verbindung derselben mit der Leitung wird durch Schleif­
federn bewirkt. Die Rolle b sowie das Seidenband werden ent­
sprechend breit gemacht, damit sie die gesamten Rollen über­
greifen.
Die Erklärung des Vorganges bei einer atmosphärischen
Entladung unter Funktion der Blitzschutzvorrrichtung ist folgende:
Der niedriger gespannte Strom, welcher zur Betätigung der Apparate
dient, ist nicht im Stande, den hohen W iderstand des Luftzwischen­
raumes, bezw. den des Seidenbandes, welche in den Schutzvor­
richtungen die Leitungen von der Erde trennen, zu überwinden,
und zieht daher vor, den Weg von größerer Länge und geringerem
Widerstande in die Magnetwicklung zu nehmen. Die atmosphärische
Entladung, welche unter hoher Spannung vor sich geht, nimmt
den kürzesten Weg auch mit hohem Widerstande, durchschlägt
das Seidenband, überspringt den Luftraum zwischen den Zacken,
-
199
—
ohne in die Magnetwicklung zu kommen, und geht durch die
Erdleitung in die Erde über. Nach der Entladung sind die Zacken
verbrannt und das Seidenband durchlöchert. Erstere müssen
daher nachgefeilt, letzteres um ein Stück durch die Walzen nach­
gezogen werden, so daß eine unbeschädigte Stelle des Seiden­
bandes zwischen dieselben kommt. Aus diesem Grunde, wegen
der einfachen Wiederherstellung, ist die Anwendung der Seiden­
band-Blitzschutzvorrichtung sehr beliebt. Man findet aber auch
häufig Apparate, in welchen beide Arten kombiniert sind und
daher eine erhöhte Sicherheit bieten,
Eine Sicherungsvorrichtung, welche noch außer den vorher
beschriebenen den Übergang von atmosphärischen Entladungen
sowie den Eintritt von Starkstrom im Falle der Berührung zweier
Leitungen in die Apparate vermeiden soll, ist die in Fig. 144, 145
und 146 in drei verschiedenen Ansichten gezeigte Abschmelz-
Fig. 146
Sicherung. Dieselbe wird nach der Abzweigung zur Blitzsicherung
und vor den zu schützenden Apparaten angeschlossen. Sie be­
steht aus einem kurzen Glasröhrchen, dessen Enden mit Metallkappen
abgeschlossen sind. Die beiden Metallkappen sind innerhalb des
Glasröhrchens durch einen dünnen Silberdraht leitend verbunden,
welcher bei Durchgang eines stärkeren Stromes, als die zu
schützenden Apparate vertragen, abschmilzt, und die Leitung daher
-
200
-
unterbricht. Durch die Wahl der Länge und des Querschnittes
des Schmelzdrahtes, kann man das Durchschmelzen desselben für
eine bestimmte höchste Stromstärke begrenzen. Diese Glasröhr­
chen werden zwischen Haltefedern f geklemmt, und zwar der­
art, daß jedes Federnpaar die Metallhülse des Glasröhrchens
faßt und dadurch eine leitende Verbindung zwischen den beiden
Federnpaaren der sonst bei abgehobenen Röhrchen an dieser
Stelle unterbrochenen Leitung herstellt.
Diese Apparate sind alle für Anlagen berechnet, in welchen die
Hin- und Rückleitung des Stromes in Leitungsdrähten vorgenommen
wird, was unter allen Umständen die beste Anordnung ist.
Benutzt man zur Rückleitung die Erde, so hat man natürlich
nur eine Leitung zu sichern und die Apparate erfahren eine ent­
sprechende Verminderung der wirksamen Teile. Wir zeigen in
Fig. 147 die schematische Darstellung eines Kohlenplattenapparates
zum Blitzschutz für eine Anlage mit Erdschluß. Zu diesem
ß. 147.
Zwecke sind zwei Kohlenplatten Kt K« bis auf ganz geringe
Distanz einander genähert und je eine mit der Erde, die andere
vor dem zu schützenden Apparate oder der Uhr mit der Leitung
verbunden. Der normale bei L! eintretende Strom nimmt seinen
W eg durch die Uhr und über L* L* in die Erde. Einer Ablenkung
des Stromes zum direkten Wege über K,, Ks zur Leitung L und
hier in die Erde steht der große Widerstand der Luft zwischen
den Kohlenplatten entgegen. Bei Eintritt einer atmosphärischen
Entladung aber nimmt der Blitz seinen Weg in der beschriebenen
Weise durch die Kohlenplatten, indem er den kleinen Luftzwischen­
raum überspringt. Auch hier ist das Anbringen einer Schmelz­
sicherung zur Ergänzung der Anlage empfehlenswert.
—
2 02 —
Natürlich ist es notwendig, daß die Schutzapparate zugäng­
lich sind, und müssen, da sie selbstredend sichtbar sein werden,
auch mit Rücksicht auf die Schönheit der Anlage sorgfältig
montiert sein. Man befestigt zu diesem Zwecke alle zum Schutze
und zur Sicherheit der Anlage dienenden Vorrichtungen auf ein
hübsches Holzbrettchen oder eine Marmortafel, welche derart an
die Mauer unter Benutzung von Porzellanzwischenlagen auf­
geschraubt ist, daß sich zwischen Platte und Mauer ein freier
Luftzwischenraum befindet. Fig. 149 zeigt die Montage einer
Sicherheitsanlage der Zu- und Ableitung, wobei die Befestigungs­
art für feuchte Räume veranschaulicht wird, ferner den Anschluß
der Erdleitung der Blitzschutzvorrichtung an die Wasserleitung.
Flg. 149.
—
203
—
Fig. 149 und 150 zeigen das Sicherungsbrettchen in zwei An­
sichten mit teilweisem Schnitte" durch die Befestigung. In Fig. 148
Fig. 15'J.
erfolgt der Eintritt von der Freileitung F durch die Einführung
in den Raum, in welchem sie als Leitung L! zur Blitzsicherung
und zu den Abschmelzsicherungen führt. EL bildet die Ver­
b in d u n g der Blitzschutzvorrichtung mit der Wasserleitung und
durch diese mit der Erde, L2 die Uhrleitung von den Schmelz­
sicherungen zur Uhr. Beim Anschluße der Erdleitung an die
' Wasserleitung ist darauf zu achten, daß der Draht an diese ent­
weder angeschraubt oder angelötet wird, um eine solide Ver­
bindung zu erhalten.
Wie in Fig. 149 ersichtlich, befinden sich am Brettchen in
der Nähe der Klemmen kleine Porzellaneinführungen, welche er­
-
204
-
tauben, daß die Drähte zur Verbindung hinter dem Brettchen
geführt werden, die strichpunktierten Linien markieren den Ver­
lauf der Leitung hinter demselben.
Die Befestigung des ganzen Apparates an der Mauer ge­
schieht durch Holzschrauben, welche in vorher daselbst ein­
gestemmte und vergipste Holzkeilchen eingeschraubt werden, als
Zwischenlagen dienen Porzellanrollen R, durch welche die Schraube
geht. Vom Brettchen ist die Schraube durch Porzellaneinführungen
E isoliert, so daß, auch wenn das Brettchen Feuchtigkeit ansammelt
keine Ableitung des Stromes zur Erde, außer der mittels Leitung
bezweckten, erfolgen kann. Zur Abzweigung von Leitungen und
zum Verbinden von Enden derselben verwendet man möglichst
nur Klemmenschrauben, um sie stets ohne Mühe wieder
unterbrechen zu können. Diese Bindungsmethode ist ungemein
vorteilhaft beim Untersuchen der Leitung, wenn es nötig ist, die­
selbe stellenweise zu unterbrechen und Meßinstrumente anzu­
schließen.
Zum Zwecke der Ableitung wird der Draht an der be­
treffenden Stelle, wie in Fig. 151 ersichtlich, abisoliert, die Kupfersteile blank gescheuert und die in Fig. 152 im Schnitte dargestellte
Fig. 151.
Fig. 152.
Klemme angeklemmt, auf das andere Ende wird mittels der dazu
vorhandenen zweiten Schraube das abisolierte und zu einer Öse
gebogene Ende des anzuschließenden Drahtes geschraubt und
die blanken Teile wieder mit einem Isolierband (Leinenband mit
Paragummi imprägniert) isoliert. Zum Verbinden zweier Draht­
205
—
linden nimmt man die in Fig. 153 dargestellten Klemmen oder
iie sogenannten Lusterklemmen, welche nur aus einer MessingSchraube mit Mutter bestehen. Bei letzteren geschieht die Ver-
Fig. 153.
Dindung, indem man an beiden abisolierten Drahtenden Oesen
»iegt, die Messingschraube durchsteckt und mit der Mutter verl chraubt. Das Isolieren geschieht auch hier mit Isolierband, es ist
lelbstverständlich, daß die Farbe desselben, um die Verbindungs­
stelle weniger auffallend zu machen, der Drahtfarbe ähnlich sein muß.
W erden die Drähte ohne Klemmen verbunden, so wird nach
i4em Abisolieren der Bindungsstellen und Abscheuern derselben
iJer anzuschließende Draht an dem gerade laufenden in der in
rig. 154 gezeigten Art herumgewunden, wobei auf feste metal-
Fig. 154.
jsche Berührung zu achten ist, und der entstandene Zwirl ver­
ratet. Um die blanken Stellen wird ein Isolierband herumgewunden.
Verbindet man je zwei Enden miteinander, so läßt man den abisoi;erten Teil beider Enden eine Strecke nebeneinander laufen und
geginnt in der Mitte derselben das eine Ende um den anderen
,i)raht und dessen Ende um den ersten Draht zu winden. Fig. 155.
Fig. 155.
i.uch hier müssen die Drähte verlötet und nachher isoliert werden.
•Verden Apparate an die Leitung angeschlossen, so ist es not­
206
—
wendig, die Anschlußenden länger zu lassen, damit beim even­
tuellen Abbrechen der Enden noch genügend Reserve vorhanden
ist. Die langen Enden werden um einen runden Gegenstand
z. B, einem Feilenhefte zu einer Spirale gewunden.
Im Gebäude selbst führt man, wenn möglich, die Leitung
unter Verputz, wodurch sie unsichtbar wird. Sie darf aber keines­
falls nur eingemauert werden, sondern muß in sogenannten Gips­
schläuchen, in Bergmannrohren oder in Pescheirohren oder als
Rohrdrähte verlegt werden. Alle sind stellenweise durch ein­
gesetzte Abzweigdosen (Fig. 156) unterbrochen, so daß man den
Fig. 156.
Draht nachträglich noch herausnehmen und wieder einziehen
kann. Dies erleichtert nicht nur die vielleicht später stattfindenden
Untersuchungen, sondern auch die Reparatur, weil man durch das
Herausziehen des fehlerhaften Drahtes den neuen einziehen kann.
Das Ziehen der Gipsschläuche erfolgt, indem man längs des
Leitungsweges einen genügend tiefen und breiten Kanal stemmt,
in denselben, bei einem Ende beginnend, ein Stück eingefetteten
Gummischlauches legt, dessen äußerer Durchmesser der lichten
Weite des Gipsschlauches entsprechen soll. Das Ende des
Schlauches hält man in der linken Hand, während man mit der
anderen den Kanal unter und über dem Schlauche vergipst. Hat
der Gips etwas angezogen, so zieht man den Gummischlauch
etwas heraus und verputzt auch diese Stelle, und so fort, bis in
der ganzen Mauerstrecke ein schöner, glatter, runder Kanal ent­
standen ist Um das nachherige Einziehen des Drahtes zu er­
leichtern, kann man gleich anfangs durch den Gummischlauch
ein biegsames Stahlband einziehen, mit Hilfe dessen man dann
den Leitungsdraht durchzieht. Die Verlegung der Bergmannrohre
—
207
—
geschieht, indem man in die eingestemmten Ritze das Rohr legt
und mit Gips verputzt. Wie die Abbildungen Fig. 157— 162
zeigen, bekommt man dieselben in allen Winkeln und Bögen,
Fig. 158
Fig. 159
—
208
—
welche man wiederum nach Bedarf an gerade Strecken reihen
kann. Die Verbindung geschieht durch Muffen Fig. 163/164, welche
beide Enden übergreifen. Zeitweise (insbesondere an Abzweig­
stellen) werden Kästchen aus dem gleichen Material der Röhren,
Fig. 160.
Fig 162
Fig. 161
Fig. 163.
-
209
Fig. 164.
welche mit einem Deckel versehen sind, eingesetzt, so daß die
Leitung auf kürzere Strecken beim Untersuchen detailliert werden
kann. Diese Kästchen erleichtern das Einziehen des Drahtes
hauptsächlich bei Vorhandensein vieler Krümmungen. Die Berg­
mannrohre werden auch mit verbleitem Eisenmantel oder Messing­
mantel geliefert. In letzterer Form kommen sie bei der Verlegung
über Verputz in Anwendung. Diese Rohre können gebogen
werden, und zwar mit der sogenannten Rohrbiegezange, welche
den Metallmantel auf der Innenseite der Biegung faltenförmig ein­
kerbt. Die Befestigung der Rohre an der Mauer geschieht durch
Rohrschellen, welche auf Stahldübel oder Holzdübel aufgeschraubt
werden. Fig. 165. Die Stahldübel, welche zu verschiedenen Zwecken
Fig. 165.
sehr gut verwendbar sind, bestehen aus einem viereckigem glas­
harten Stahlstück, welches am Kopfe eine Bohrung mit Gewinde
trägt. Diese Dübel werden in die Mauer geschlagen, dringen
auch in die Ziegelsteine ein und sitzen sehr fest. Die Rohr­
schellen werden nun durch in die Bohrung .passende Schrauben
angeschraubt.
Eine vorzügliche Verlegung gewähren die Rohrdrähte, System
Kuhlo, der Firma P. Firchow in Berlin.
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
14
—
210 —
Diese Drfihte bestehen aus einer Kupferader, welche mit
Gummi isoliert ist und dann einzeln Fig. 166 oder zu mehreren
als Hin- und Rückleitung Fig. 167 168 von einem Metallmantel
luftlos umschlossen sind, wodurch das Ansetzen von Feuchtigkeit
F;f. 163.
verhindert wird. Die m l verbleitem Esenmantel armierten
verwendet man unter Verputz, die mit Messing armierten I
für sichtbare Leitungen.
Einen Hauptvorzug dieses Materials bildet die nette,
Verlegung, welche fast von einem Laien ausgeführt werden
Ein weiterer Vorzug ist der geringe Durchmesser, so daß
unsichtbarer Verlegung nur seichte, schmale Ritzen im V^
ausgehobelt werden müssen, bei sichtbarer Verlegung jedoch
infolge der geringen Erhebung über der Mauer, nicht störend
wirken und gefällig aussehen. Für feuchte Räume verwendet ' .
den Draht, welcher über den Metallmantel noch eine imprägnü ’u
Umhüllung trägt, so daß der Metallmantel vor Zerstörung gesclr :
ist Fig. 169. Der Metallmantel kann für Schwachstromanlagen
Fig. 169.
als Rückleiter benützt werden, wodurch an Material und Arbeit
gespart wird und deshalb die Leitung sich wesentlich billiger
—
211
stellt. Bei Starkstromanlagen ist diese Verwendung des Mantels
als Rückleiter nicht überall gestattet. Die Rohrdrähte ktDmmen in
Ringen zum'Verkaufe und müssen daher dort, wo sie in geraden
Streckenjverwendet werden sollen, erst ausgerichtet werden. Dies
geschieht entweder von Hand aus oder mit dem Geraderichter
Fig. 170, dessen Anwendung aus der Abbildung 171 ersichtlich ist.
Fig. 171.
Zum Biegen der Kurven verwendet man die Biegezange Fig. 172,
welche gleich einer Bügelzange funktioniert. Die Anwendung
Fig. 172.
zeigt Fig. 173. Zur scharfen Biegung def Leitung im rechten Winkel
verwendet man aber das in Fig. 174 dargestellte Kniestück.
14*
—
2 12
-
r
Fig. 173.
Fig. 174.
An der zu biegenden Stelle wird der Metallmantel entfernt
und an seiner Stelle das aufklappbare Knie eingesetzt. Bei Ver­
wendung des Mantels als Rückleiter muß das Knie mit dem
Mantel- metallisch fest verbunden sein, damit der Strom ungehindert
abgeleitet wird. Bei allen Verbindungen müssen die Anschluß­
enden abisoliert werden. Hierzu verwendet man die Abmantelzange
Fig. 175, mit der man das ab/.uisoüerende Ende faßt, einige Zentimeter
I
Flg. 175.
herausstehen läßt, mit einer Beißzange den Falz faßt und den
Mantel abreißt. Fig. 176. Hat man keine Abmantelzange zur
Fig. 176.
—
213 —
Verfügung, so feilt man den Mantel mit einer Dreieckfeile rund­
herum ein und zieht ihn mit einer Beißzange ab. Der Grat muß
natürlich weggenommen werden. Die Befestigung der Rohrdrähte
auf der Mauer erfolgt durch Stahldübel und Rohrschellen ent­
sprechend kleinen Kalibers. Wird der Mantel als Rückleiter ver­
wendet, so muß für einen guten Kontakt an den Verbindungs­
stellen gesorgt werden, zu welchem Zwecke die Mantelverbinder
(siehe Fig. 177) in Verwendung kommen.
Zur Abzweigung verwendet man die in isolierenden Körpern
eingeschlossenen Abzweigklemmen, von welchen Fig. 177 eine
solche für vier Abzweigungen darstellt. Difc Mäntel sind in diesem
Falle als Rückleiter benützt und durch Mantelverbindungen mit
einander geschlossen. Endlich ersehen wir in Fig. 178 eine
Fig. 178.
214
Anschlußdose zum Aufsetzen an die Mauer. Der aus isolierender
Masse bestehende Dekel ist mit Schrauben an den die Klemmen
tragenden Unterteil angeschraubt.
Eine ähnliche Art der Verlegung von Leitungen ist jene mit
dem Pescheirohr.
Die Peschelrohre sind Stahlrohre ohne Isolierauskleidung
und dienen zur Verlegung von Gummiaderleitungen offen und
unter Verputz. Sie erfüllen nicht nur den Zweck eines Schutz­
rohres, sondern können auch als Nulleiterrohr, zur Leitung des
Stromes verwendet werden.
Um die Zerstörung des Drahtes durch Kondenswasser zu
verhindern, sind die Rohre geschlitzt und zum Schutze gegen
eindringende Körper an dieser Stelle überlappt. Fig. 179.
n K. 17».
—
215
I
Die Verwendung des Peschelrohres als Nulleiterrohr in Strom| systemen mit geerdetem Nulleiter bietet den wesentlichen Vor­
teil, daß die Rohre nur für einen einzelnen Draht Platz zu haben
(brauchen, also dünner gewählt werden können. Dadurch wird
I- die Anlage wesentlich eleganter und die gesamte Montage gewinnt
: durch das Wegfallen der einen Drahtleitung an Einfachheit und
^Übersichtlichkeit. Durch die Ersparnis der halben Leitungslänge
: und die Verwendung dünnerer Rohre werden bei dieser Ver■jlegungsart die Anlagekosten ganz bedeutend verringert. — Die
>Kontaktbildung, welche durch die starke Federung der Rohre an
i den Verbindungsstellen erzielt wird, hat sich ausgezeichnet bewährt. Das Einziehen blanker Kupferdrähte als Nulleiter ist nicht
erforderlich. Der Metallquerschnitt der Rohrwand ist derartig betmessen, daß das Rohr eine mehr als ausreichende Leitfähigkeit
ihat. . Messungen in ausgeführten Anlagen ergaben, daß der
Spannungsabfall weit unter der zugelassenen Grenze blieb.
Peschel wurde zur Entwicklung seines Systems durch die
j.schon früh erlangte Einsicht geführt, daß Gummibandisolierung
II für Leitungen unzulänglich und daß die wasseraufsaugende und
.'wasserdurchlässige Papierisolation der Isolierrohre unzuverlässig
j sei. Daß Gummibandleitungen eine recht unvollkommene Gewähr
' i für dauernd gute Isolation bieten, ist in neuerer Zeit von allen
Seiten zugestanden worden, so daß die Verwendung solcher Lei­
tungen auch durch die Sicherheitsvorschriften des W. E. V. und
V. D. E. immer mehr eingeschränkt wird. Eine nennenswerte Ver­
besserung der Isolierfähigkeit der Isolierrohre ist kaum zu erwarten,
:ida die isolierende Auskleidung nicht an allen Stellen des ganzen
i'i Rohrsystems wasserdicht und fortlaufend geschlossen gehalten
• werden kann. Aber auch, wenn man Gummiaderleitungen in
nlsolierrohr verlegt, ist noch keine völlige Sicherheit erreicht. Schad­
h a fte Stellen der Gummiaderleitung können nämlich erfahrungs­
gemäß von keiner zur Zeit marktgängigen Rohrauskleidung auf
Idie Dauer unschädlich gehalten werden. Beim Papierrohr machen
i sich solche Isolationsfehler erst nach längerer Zeit allmählich benmerkbar und führen zu den gefürchteten schleichenden Erd- und
^Kurzschlüssen. Gerade entgegengesetzt verhält sich das nichti ausgekleidete Peschelrohr. Befindet sich in diesem an der Leitungsjihülle eine schadhafte Stelle, so macht sich sehr bald, meist gleich
-
216
bei der ersten Isolationsprüfung im frischen Neubau, der Fehler
durch deutlichen Kurzschluß bemerkbar und fordert unbedingt
sofortiges Auswechseln der schadhaften Stelle. Das Fortlassen
der Isolierauskleidung ist demnach nicht nur zulässig, sondern
vorteilhaft.
Die Stoßfuge wird in der Längsrichtung der Rohre durch
Einbiegen des Stahlmantels überlappt.
Die Überlappung des Schlitzes verhütet, ohne die Federung
des Rohres und die Verdunstung des Kondenswassers zu be­
einträchtigen, das Eindringen von Mörtel usw. in das Rohr.
Die Abmessungen der Peschelrohre sind so gewählt, daß
ihre äußeren Durchmesser mit den vom E. V. normalisierten äußeren
Durchmessern der Isolierrohre übereinstimmen. Die Rohre lassen
sich deshalb ohne weiteres in alle marktgängigen Typen von An­
schlußapparaten einführen. Bei der geringeren Wandstärke der
Peschelrohre ergibt sich daher der Vorteil, daß die lichte Weite
größer ist als diejenige der Isolierrohre des entsprechenden äußeren
Durchmessers, was zur Erleichterung der Leitungsverlegung wesent­
lich beiträgt.
So gestattet z. B. das 14 mm-Peschelrohr bequem die Ein­
führung dreier Leitungen, während das entsprechende Isolierrohr
noch gerade die Grenzabmessungen hat, um knapp zwei Leitungen
einziehen zu können. Wird das Peschelrohr als Rückleiter ver­
wendet, so kann man also mit einem Rohr gleichen Durchmessers
drei Linien betätigen, während man mit den zwei in das Isolier­
rohr eingezogenen Leitungen nur eine Linie betätigen kann.
An trockenen Wänden wird das Peschelrohr mit Rohrschellen
auf Stahldübel befestigt, an nassen Wänden muß es aber in einer
Distanz von der Mauer gehalten werden, weshalb man die soge­
nannten Rohrschappeln nimmt, eine Art von Rohrschellen mit
Zwischenlagen. Die Verbindung der Rohre untereinander und
zum Anschluß an den Nulleiter geschieht mit dem Rohrverbinder,
der Anschluß des Mantels an Klemmen durch die am Mantel
aufgesetzte Anschlußmuffe. Fig. 180. Führt die Leitung aus der
Mauer und zum Anschluß an ein anderes Leitungssystem, so ver­
wendet man die eiserne Rohrpfeife Fig. 181, welche mit dem
Mantel metallisch verbunden wird und zum Anschluß an den
Leitungsdraht eine Klemmschraube trägt.
Fig. 181
Fig. 180.
Das Peschelrohr ist nicht biegsam. Wird die Leitung von
ihrer Richtung abgelenkt, so geschieht dies durch eingesetzte
Bogenstücke Fig. 182, welche in jeder Länge und mit jedem
Biegungsradius erzeugt werden, oder durch eingesetzte elastische
Metallverbindungsschläuche. Die Anwendung der Bogen geht
aus Fig. 183 hervor, die Anwendung des biegsamen Metall­
schlauches aus den Abbildungen 184, 185 und 186. Werden
Fig 182,
Fig. 183.
Fig. 184.
—
218
—
Gesimse von Leitungen gekreuzt, kann man die Überbrückung
auch durch Zusammensetzen von Bogenstücken, die mittels Muffen
verbunden werden, bewirken. Die Abbildungen 187 und 188 geben
Fig. 187.
Fig. 18S.
ein anschauliches Beispiel hierfür. Eine Form der Kuppelungsmuffe ist in Fig. 189 gezeigt, die Form der Anwendung ihrer
Arten in Fig. 190.
Fig. 189.
_Qz2
Fig. 190
Freiliegende Leitungen bekommen bei jeder Abzweigung
sogenannte T-Stücke, Fig. 191, welche eine leichte Zugänglichkeit
der Abzweigklemmen und ein leichtes Aus- und Einziehen des
Drahtes erlauben. Leitungen die unter Verputz liegen, zu dem
gleichen Zwecke Dosen, Fig. 192, mit aufklappbarem Deckel.
—
219
—
Fig. 191.
Das Abschneiden der Pescheirohre geschieht mit Dreieck­
feile oder Säge, der Grat ist mit einer Rundfeile oder einem Krauskopf sorgfältig wegzunehmen. Werden die Peschelrohre in der
Wand verlegt, so' müssen sie bei horizontalen Strecken ein ge­
wisses Gefälle bekommen, damit das Kondenswasser ablaufen kann.
8ei horizontalen Strecken legt man die Rohre so, daß die Überäappung nach unten kommt, bei senkrechten, daß sie nach rück­
wärts liegt, bei Deckenbefestigungen kommt sie wieder nach unten
lebenso beim Verlegen am Fußboden.
Beim Zusammensetzen der Rohre sind die Stoßenden abjzuschneiden, und bei Verwendung als Nulleiter an jenen Stellen,
w o sie mit Muffen verbunden werden, gut metallisch rein zu feilen
ioder zu schmirgeln und mit Kontaktpaste, welche eine sichere
deitende Verbindung gibt, zu überziehen.
Wir kommen nun zum Schlüsse zur Verlegung der Litzenüleitung. Die Drähte (Fig. 193) bestehen aus dünnen, biegsamen
Kupferdrähten, von denen jeder ungefähr 0.1 mm Durchmesser h a t
jje nach dem Querschnitte des Leiters ist eine bestimmte Anzahl
Idieser Drähte zusammen von einer Gummiisolierung umgeben
—
220
-
Fig. 193.
und mit Eisengarn, Seide oder Zwirn umsponnen. Je zwei solcher
Drähte .werden dann zusammengewunden. Die Befestigung der
Drähte auf der Mauer geschieht mittels Porzellanrollen, welche
entweder durch Nägel oder Schrauben und Stahldübel an derselben
befestigt werden. Der Draht wird über die Rolle in der durch
Fig. 194 gezeigten Art darüber gezogen. Es ist hauptsächlich zu
Fig. 194.
achten, daß der Draht straff gespannt wird. Zu diesem Zwecke
umwickelt man denselben vor der ersten und nach der letzten
Porzellanrolle mit Isolierband oder bindet ihn mit einemBindfaden,um
zu verhindern, daß sich der Draht aufdrehen und die Spannung
nachlassen würde. Bei den Durchbrüchen verfährt man nach der
bereits beschriebenen Art. Biegt man um eine Ecke, so verwendet
man Porzellanzwischenlagen ( Fig. 195), um eine direkte Berührung
des Drahtes mit der Mauer zu vermeiden. An den Anschluß-
Fig. 195.
stellen leitet man den Draht in Porzellankörper, die sogenannten
Abzweigdosen, welche einen abschraubbaren Deckel besitzen.
Innerhalb derselben wird die Verbindung durch Klemmen her­
gestellt. Das Abisolieren geschieht mit einem scharfen Messer,
indem man rundherum die Isolierung einschneidet und vom Leiter
-
221
—
abzieht. Um das Aufgehen der Umspinnung zu verhindern, um­
wickelt man das Ende mit einem Isolierbande. Diese Art der
Leitung ist rasch verlegt, übersichtlich und billig, bietet jedoch
den Nachteil, daß sich der Staub ungemein rasch an die Drähte
ansetzt und in Folge dessen die Leitung ein unreines, unschönes
Aussehen annimmt.
Berechnung des Drahtdurchmessers nach dem
höchstzulässigem Spannungsverlust in der Leitung.
Bei ausgedehnteren Uhrleitungen ist der Spannungsverlust
durch den Widerstand im Leiter streng zu berücksichtigen.
Bekanntlich berechnet man den Spannungsverlust e, wenn
die Klemmenspannung E, der W iderstand W, und die Strom­
stärke J gegeben ist.
e = J.W
Nachdem JI = W
^E setzt man in die Formel ein
..
e = E .W
. daher
w
e — E.
Das heißt, der Spannungsverlust ist im ganzen Leiter gleich
der Klemmenspannung.
Wir nehmen für die Erklärung das Schema einer Leitung
in Fig. 196.
o.
b,
c.
d.
III h
Fig. 196.
Es befindet sich die Batterie bei B, der Kontakt bei K, die
Spulen der vier Nebenuhren sind parallel geschaltet zwischen den
—
2 22
-
Punkten aa(, bb,, cci, dd,. Die Strecken a d und a , di laufen
parallel, wobei der Strom geteilt wird und durch beide fließt. Die
Querschnitte der beiden Leiter sind gleich, weshalb der Wider­
stand dieser Strecken (ad) im Leiter nur die Hälfte des Wider­
standes eines einzelnen Leiters bildet.
Die vier Magnetwicklungen haben ebenfalls gleiche Wider­
stände und bilden eine vierfache Stromverzweigung, daher ist deren
Gesamtwiderstand '/< des Widerstandes eines einzelnen Magneten.
Die bloße Betrachtung ergibt, daß die Längen und damit
auch die Widerstände der Zu- und Ableitungsdrähte jedes Mag­
neten gleichlang sind. Bezeichnen wir mit Cu den positiven, m
Zn den negativen Pol der Batterie, dann ist:
Cua -f- a»Zn - : Cub + bjZn = Cuc -j- C| Zn = Cud - p di Zn.
Es wird also der Spannungsverlust im Leiter vor und hintet
einem jeden Magneten, wenn man seinen Widerstand durch die
ihm proportionale Länge ausdrückt, sein:
e^C ua.J-J-A ^n.J oder
e = (Cua -j- Zna,)J.
Für das hier eingesetzte Längenmaß der Leitung ist der zu be­
stimmende Widerstand zu setzen.
Ist uns die Stromquelle, und mit ihr die Klemmenspannung
E gegeben, ferner die zum Betriebe der Magneten notwendige
Stromstärke i und der Widerstand der Magnetspulen wlt ws, w3, w..
so ist der Spannungsverlust (ei) in den Magnetspulen (bei Gleichstrom)
ej = i . Wj usw.
und der Spannungsverlust nälieriingsw«. im Gesamtstromkreis
gleich der Klemmenspannung, so muß der zulässige Spannungs­
verlust e im Leiter sein:
e -- E — e,
und da
E = J.W, und e , = i . - j
so ist
e = J .W — 1.-4
W = wl + w s
— 223 wobei wl den Widerstand in der Leitung allein, w s den Wider­
stand jeder der im Nebenschluß zueinander befindlichen Spulen
bildet, deren Anzahl n ist.
Unter der steten Voraussetzung, daß die Spulenwiderstände
gleich sind, lautet die obige Formel
und
da uns der der Klemmenspannung entsprechende Spannungs­
verlust E im ganzen Leitungswege bekannt ist, so berechnet man
den unbekannten Widerstand der Leitung wl, indem man aus
obiger Formel die neue bildet:
E
, , ws
und daher
—=
J
w H -----n
J
n
in Worten also:
Der höchst zulässige Widerstand der Leitung findet sich,
wenn man die zum Betriebe der Magneten erforderliche Strom­
stärke in die Spannung der Stromquelle dividiert und hiervon
den Widerstand der Magnetspulen abzieht.
Hierzu ist noch zu bemerken, daß der Widerstand der Magnet­
spulen bei Parallelschaltung kleiner ist als der irgend einer ein­
zelnen, bei Hindereinanderschaltung aber gleich der Summen der­
selben. (Siehe Widerstand in zusammengesetzten und verzweigten
Leitern). Wäre der Widerstand einer Leitung zu berechnen, wenn
die parallel gegeschalteten Magnete (Sechs Stück) gleichen Wider­
stand (600 Ohm) hätten, die Klemmenspannung der Stromquelle
(6 Akkumulatorzellen) 12 Volt beträgt, so ist der Widerstand der
Leitung, wenn die Magnete 0.1 Ampere benötigen folgendermaßen
zu berechnen.
Der Widerstand der Magnetspulen w ist:
100
w Wn s __6006
we TE ----- W =
— 100 = 120 — 100 = 20 Ohm
—
224
—
Um also in den Magneten die Stromstärke von 0.1 Ampere
zu erhalten, ist es notwendig, den Querschnitt der Leitung mit
Rücksicht auf seine Länge so zu wählen, daß sein Widerstand
nicht mehr als 20 Ohm beträgt.
Nehmen wir an, in unserem Beispiele wäre die Länge des
Leitungsweges rund 800 m, so kämen auf einen Ohm Wider­
stand :
800
2q = 40 mt. Leitung.
In unserer Tabelle I finden wir daher den entsprechenden
Drahtdurchmesser, wenn wir in der Reihe „Länge in Metern für
einen Ohm Widerstand“ die unserer gefundenen Zahl am nächsten
liegende nehmen, für welche wir auf derselben Zeile den Durch­
messer ablesen.
In der Tabelle stimmen nun selten die Werte genau überein,
so auch hier, wo wir zwei Zahlen wählen könnten; 36'57 und
45*14. Im ersten Falle ist der Durchmesser OU im zweiten ge­
nau 1 m/m. Nehmen wir letzteren, so lässen wir uns noch eine
gewisse Toleranz, indem der Widerstand der Leitung dann etwas
kleiner sein wird.
In einer Uhrleitung ist die Stromstärke 0.02 Ampöre. Drei
an die Leitung in einer Serie angeschlossene Magnete müssen ver­
schiedene Kräfte ausüben, weshalb sie verschiedene Windungs­
zahlen und daher auch verschiedene Widerstände haben. Fig. 197
----------------------------- Illlllll---------------------
---- OO-OCMDO—
1
Fig. 197.
Diese sind: 60 Ohm, 120 Ohm und 140 Ohm. Wie groß
darf man den Widerstand der Leitung machen, wenn die Spannung
an den Klemmen der Stromquelle 8 Volt beträgt.
Der Widerstand der Magnetspulen ist in diesem Falle gleich
der Summe der einzelnen Widerstände, und daher:
w = 60 - f 120 + 140 = 320 Ohm.
Der Widerstand der Leitung darf daher nicht höher sein, als:
wl — j — w = 0 ^ 2 ~ 320 = 400 — 320 = 80 Ohm.
—
225
—
Der W iderstand darf nicht höher sein als 80 O.
Ein dritter Fall sei gegeben:
Drei Magnete sind in einer Uhrenanlage parallel geschaltet
und da jeder eine andere Kraftwirkung braucht, sind die W indungs­
zahlen und die W iderstände verschieden.
Die Gestamtstromstärke im Stromkreis ist 0.05 Ampere.
" Der Widerstand der ersten Magnetspule ist 400 Ohm, der
zweiten 500 Ohm, der dritten 300 Ohm; wie groß ist der W ider­
stand der Leitung zu machen, wenn die Spannung der Strom­
quelle 10 Volt hat?
Der Gesamtwiderstand der Magnetspulen ist nach Seite 88:
= 127-7 Ohm
= 7^
Ü.U5
—
127-7 = 200 — 127*7 = 72'3 Ohm.
Der W iderstand der Leitung ist also höchstens mit 72-3 Ohm
anzunehmen.
Die Projektierung der Leitung für eine elektrische
Uhrenanlage,
Die Projektierung einer größeren elektrischen Uhrenanlage
ist eine Sache, die von zwei Gesichtspunkten aus sehr exakt be­
handelt werden will. Einerseits müssen in bezug auf die Wahl
des Systems der Werke, dann der Batterie und des Leitungs­
materials alle örtlichen Verhältnisse berücksicht, daher alles dem
bereits vorhandenen Unabänderlichem zweckentsprechend angepaßt
werden; andererseits ist vom materiellen Standpunkt die Kosten­
frage, die im gleichen Maße Käufer und Verkäufer interessiert,
genau zu behandeln, da sonst entweder der Nutzen des Verkäufers
oder aber seine Konkurrenzfähigkeit leidet.
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
15
—
226
—
Ist die Anlage in einem neuen Gebäude auszuführen, so wird
gewöhnlich ein Bauplan beigestellt, sonst ist einer anzufertigen
und mit den eingezeichneten Leitungen aufzubewahren. Später
bei Reparaturen oder Erweiterungen der Anlage besitzt man im
Plan stets Anhaltspunkte für dieselben, aber er ist auch für die
Kostenvoranschläge und Schlußrechnungen schon unbedingt nötig.
Ein wenig Planlesen muß daher jeder, der sich mit größeren
Anlagen beschäftigt, können.
Zur Vereinfachung der Darstellung benutzt man im Plan
Zeichen, welche die verschiedenen Objekte der Anlage an den
ihnen bestimmten Orten erkennen lassen.
Diese Zeichen sind:
— Kontakt
—— Umschalter
Batterie
O/t
+-
©
Transformator
Nebenuhr
©
Hauptuhr
Relais
Blitzschutzvorrichtung
positiver und negativer Pol
/
Steigleitung nach aufwärts einfach^
7
Steigleitung nach abwärts zweifach
------ einfache Leitung
------zweifache Leitung
----- dreifache Leitung
Litzenleitung
= * Leitung in Bergmonnrohr
----- Schalttafel
Als praktisches Beispiel für die Projektierung einer elektrischen
Ührenanlage wählen wir eine solche für ein Erholungsheim mit
2 Etagen, in denen 24 Nebenuhren, 1 Hauptuhr und die Akkumu­
latorenbatterie mit der Schalttafel installiert werden sollen.
—
227
—
, Die Anlage ist nach den Plänen I (Fig. 198), II (Fig. 199)
und III (Fig. 200) derart auszuführen, daß im Rauchsalon (7) Hoch-
f
Plan I, Fig 198.
—
228
—
Plan III, Fig. 200.
parterre (I) die Hauptuhr kommt, im übrigen die 6 Nebenuhren
wie eingezeichne^ montiert werden. Die nächsten Stockwerke
(II und III) erhalten 10 bezw. 8 Nebenuhren.
Für die Batterie selbst mit der Ladevorrichtung am Schalt­
brette und den Anschluß an die Starkstromleitung findet sich ein
Raum im Souterrain, der unter dem Raum 1 im Hochparterre liegt
und gleichzeitig als Schaltkammer für die elektrische Beleuchtung
dient. Im Hochparterre müssen wir noch eine Verteilertafel an­
bringen, welche mit den Regulierwiderständen für die einzelnen
Linien versehen ist. Als geeignetsten Platz dazu nehmen wir die
Wand des Korridores an das Zimmer 7, welche die der Haupt­
uhr am nächsten liegende ist.
Nach der Lage und der Anzahl der Uhren werden wir die­
selbe n in Linien abteilen, und zwar so, daß jedes Stockwerk eine
von den ändern unabhängige Linie bildet. Eine vierte Linie be­
steht in der Leitung für den Aufzug der Hauptuhr.
Schematisch dargestellt haben wir in Fig. 201 die Anlage
derart vor uns, daß wir uns sogleich ein Bild für die Art und
Weise, in welcher wir die Leitung zu führen haben, schaffen können.
Die Batterie und das Schaltbrett, liegen beide im Souterrain. Da
der Anschluß der Starkstromleitung nur einige Meter weit in
denselben Lokale erfolgt, so haben wir nur den Batteriestrom
nach aufwärts mittels zweier Leiter zum Verteiler zu leiten. Hier
—
229
—
—
230
—
werden die beiden Leiter an Sammelschienen angeschlossen, von
wo sie mit den Apparaten verbunden werden. Das Schema des
Schaltbrettes finden wir-in* Fig. 202.
U3U, und U6 sind Nachstellvorrichtungen für die drei Nebenuhrleitungen. Wi W2 W8 deren Regulierwiderstände, W4 der Wider­
stand für den Aufzug.
Oben sind die Leitungen 3, 4, 5 für die Nebenuhrlinien mit der
gemeinsamen Rückleitung r, hj ht sind die Stromzuführungen zum
Hauptuhrwerk, an gleicher Seite 3, 4, 5 die Leitungen zu den Kon­
takten in der Hauptuhr.
Es müssen also zwei Drähte von der Batterie aus dem
Souterrainraume in das Hochparterre führen. Dies geschieht in
Rohren, welche in die Mauer eingelassen sind. Im Hochparterre,
Vorraum Nr. 1 werden dieselben in einem sogenannten Verteiler­
kästchen mit der horizontalführenden, die eine Konidormauer an
der eingezeichneten Stelle transversierenden Leitung zum Verteiler
verbunden. Die zweite Korridormauer transversieren 8 vom Ver­
teiler zur Hauptuhr führende Leitungen. Auch diese sind in
Rohre verlegt, und zwar benutzt man 2 Rohre mit je 4 Drähten,
um das Aus- und Einziehen zu erleichtern. Die Rohre münden
nach der Tfansversierung in einem Verteilerkasten, der wie der
erste gleichfalls ganz in die Mauer versenkt und außen nicht sicht­
bar ist. Der Blechdeckel ist mit derselben Tapete wie die Mauer
überzogen und mit kleinen Schrauben angeschraubt. Vom Ver­
teilkasten führen die Drähte zum Verteiler.
Wie das Schaltungsschema zeigt, gehen vom Verteiler 3
Leitungen in den ersten Stock, von welchen 2 in den zweiten
führen. Im Hochparterre führt eine Doppelleitung im Kreise durch
den Korridor, an welche die einzelnen Nebenuhren geschlossen
sind, ebenso im ersten und zweiten Stock.
Einfacher ist es, wenn man die Steigleitung gleichfalls in
den Verteilerkasten münden läßt* in. welchem die Transversierungsleitungen zur Hauptuhr führen, weil man sonst für die Steigleitung
separat einen Verteilerkasten in die Mauer einsetzen müßte.
Dies muß inrersten und zweiten Stock ohrrehtn an jenen Stellen
geschehen, an denen die Nebeniihrleitungen (Linien) an die Steig­
leitung angeschlossen werden.
—
231
—
Sonst sind in allen Ecken solche Kästchen anzubringen, da­
mit dem nachträglichen Auswechseln der Drähte bei eventuellen
Reparaturen sich keine Schwierigkeiten entgegensetzen.
Bei der Kostenberechnung sind nun vorerst alle Apparate
einzustellen und zwar: 1. Hauptuhr, 2. Nebenuhren, 3. Batterie, 4.
Schalttafel komplett, zur Ladung der Batterie, 5. Verteilertafel
komplett für die Linien, 6. Leitung, die sich zusammenstellt aus
a) Draht, dessen Länge aus dem Plane genau ersichtlich ist, b.)
den Rohren für die Leitung, die gleichfalls nach dem Plane zu
bestimmen sind, (bei beiden ist ein kleiner Zuschlag für das Ver­
schneiden und die Verbindungen zu nehmen) c,) die Verteilungs­
kasten, die aus einem größeren im Hochparterre, und ungefähr 15—20
kleinen in jedem Stockwerke bestehen, d.) ferner Kleinmaterial
wie Gips, Hacken, Rohrschellen, Stahldübel, Isolierband, Ver­
bindungsklemmen etz. e.) Die Montage der Leitung, bestehend
in Maurerarbeit, Monteurarbeit, Hilfsarbeiter etz. f.) Die Montage
und Ingangsetzung der Uhren, einschließlich der W artung und
Beaufsichtigung während der Zeit der Garantie.
Allgemein giltige Zahlen lassen sich hierfür nicht einsetzen, weil
deren Höhe von dem Orte, den Arbeitslöhnen daselbst, den schwan­
kenden Materialpreisen, schließlich von den Bezugsquellen abhängen und die Höhe des Gewinnes, der sich bei der Arbeit er­
zielen läßt, von'der Konkurrenz bestimmt wird. Jeder einsichtige
Geschäftsmann wird leicht das Richtige treffen können, wenn er
aufmerksam und genau kalkuliert.
Die Kontakte.
Ein weiterer schwieriger Teil, der mit großer Aufmerksam­
keit behandelt sein will, ist die richtige Ausführung der Kontakte.
Kontakte, welche nicht zweckmäßig der Stromgattung und der
Stromstärke angepaßt sind, verderben vor der Zeit und müssen
um ein sicheres Funktionieren zu gewähren, häufig nachgesehen
—
232
—
werden. Diese Überwachung garantiert zwar innerhalb gewisser
Grenzen den ununterbrochenen Betrieb, verteuert aber die In­
standhaltungskosten so bedeutend, daß man wohl zu anderen
Auskunftsmitteln greifen muß. Das erste derselben ist die Ver­
wendung von möglichst schwachen Strömen, ferner die Anwen­
dung von Hilfsmitteln zur Verminderung des Induktionsfunkens.
Diese Schutzmittel richten sich nach der Art des Kontaktes, dessen
Grundtypen man als Schleifkontakt, Berührungskontakt oder Queck­
silberkontakt bezeichnet, je nachdem der Stromübergang an stets
wechselnden Punkten fester Körper erfolgt oder aber nur an
einem Punkte, in welchen sich die stromgebenden Teile lösen,
also den Strom unterbrechen, endlich der Stromschluß durch
Quecksilber und einen festen Körper hergestellt wird.
Den Berührungskontakt finden wir an jeder Hausklingel,
einen Schleifkontakt stellten uns dagegen Bürste und Kollektor
einer Dynamomaschine dar. In den meisten Fällen ist der Schleif­
kontakt dem Berührungskontakt vorzuziehen.
Bei der Wahl eines Schutzmittels, eventuell einer geeigneten
Konstruktion des Stromschließers ist in erster Linie die Art der
Stromquelle, dann die Häufigkeit der Beanspruchung zu berück­
sichtigen. Bei einfachen Berührungskontakten'hilft man sich, in­
dem man zur Magnetspule parallel einen bifilar gewickelten Wider­
stand, der ein mehrfaches des Spulenwiderstandes beträgt, schaltet
In diesem Leiter kann sich der Induktionsstrom, durch welchen
sonst der Öffnungsfunke bedeutend verstärkt würde, verlaufen.
An den Berührungsstellen findet deshalb nur eine Ver­
brennung statt, welche der von der Energie der Batterie bedungene
Öffnungsfunke verursacht. Fig. 203.
-
233
—
Zweck der bifilaren Wicklung des W iderstandes ist, die
Wirkung des natürlich auch in den Wicklungen des W iderstandes
infolge Selbstinduktion auftretenden Stromes aufzuheben.
Eine zweite Vorrichtung, welche von Hipp entworfen und aus­
geführt wurde besteht darin, daß zwei Kontakte angeordnet sind,
von welchen der erste die Stromschließung bewirkt, der zweite
abei' beim Schließen und Oeffnen des Kontaktes die Magnetspule
kurz schließt. Es tritt bei dieser bekannten Anordnung jedoch
der Übelstand auf, daß mit der Magnetspule auch die Batterie
während eines kleinen Momentes kurzgeschlossen ist und ihre
Abnützung natürlich rascher erfolgt. Diese Anordnung zeigt uns
Fig. 204, 205 und 206.
Der Vorgang beim Stromschlusse ist folgender:
Die Feder a wird gehoben, drückt auf die Feder b durch den
Platinansatz c, wodurch sich diese von der Kontaktschraube, welche
lihr in der Ruhelage als Stützpunkt dient, entfernt. Dies ist die
lin Fig. 204 gezeichnete Lage.
Verfolgt man nun den Stromweg, so ergibt sich: Der Strom
»geht von der Batterie über a nach c und d über b zu dem Mag»meten m und in die Batterie zurück.
Beim Öffnen des Kontaktes gelangen die Federn in die in
tFig. 206 gezeichnete Lage. Es findet durch die Rückkehr der
Feder e auf ihren Ruhe- oder Stützpunkt, die Schraube f, in
Renern Momente ein zweiter Kontakt statt, wo sich c von d löst.
-
234
-
Der in den Magnetspulen m bei dem Unterbrechen entstehende
Induktionsstrom findet somit einen geschlossenen Leiter und geht
von 2 nach Hebel b, durch den Kontakt cd, Leiter 4, Leiter 3 ia
die Spule zurück.
Gleichzeitig hatte jedoch auch die Batterie einen Kurzschluß
erlitten, indem der Strom aus der Batterie über Leiter 1, Feder a,
Kontakt c d in die Feder c, Kontakt ef in den Leiter 4 und 3 und
somit zur Batterie zurückging.
.Diesem Übelstand kann man begegnen, wenn man im
Leiter 4 einen bifilaren Widerstand von höherem Werte, min­
destens aber gleicher Stärke der Magnetspulen einschaltet
.Bei der Ausführung des mechanischen Teiles des Kontaktes
ist zu sehen, daß die Feder b zwischen c und d sehr schwachist, so
daß mit Sicherheit der Kontakt ef geschlossen werden kann, wenn
sich c von d entfernt. Ein bewährtes Mittel ist auch die An­
bringung eines Kondensators, welcher im Nebenschluß zu dem
Kontakte geschaltet wird. Fig. 207. In dieser Abbildung ist B
die Batterie, M die Magnetspüle, K der Kondensator und 1 und
2 die Kontaktfedern. Die Entladung des Kondensators nach er­
folgter Unterbrechung ist durch den geschlossenen Stromweg
leicht erklärlich.
Auch Polarisationszellen verwendet man söwohl im Neben­
schluß zum Kontakte afc äuth zum Magneten. Fig. 208 und
Fig. 209.
235
SB
L!5 X > —
<jp§X§r
Fig. 209.
Fig. 208.
Stehen die Polarisationszellen zum Kontakte im Nebenschluß,
so wird in den Zellen durch Polarisation ein Gegenstrom erzeugt,
welcher dem Batteriestrom entgegengesetzt gerichtet ist und den­
selben aufhebt. Beim Kontaktschließen findet ein Kurzschluß der
Zellenbatterie statt, welcher dieselbe augenblicklich entladet, so
daß sie durch den beim Öffnen auftretenden Induktionsstrom im
Vereine mit der Batterie wieder nachgeladen werden kann und
dem Batteriestrom den Weg durch die Zellen sperrt.
Das vollständige Prinzip einer Sicherungsvorrichtung be­
sitzen wir im Doppelkontakt, der gewöhnlich aus dem Hauptkontakte
und einem Nebenkontakte besteht. Dem Nebenkontakte kommt
in diesem Falle die Aufgabe des Funkenreißers zu, während der
Hauptkontakt für den eigentlichen Stromübergang dient und dank
der Nebenkontakte rein bleibt. Ein einfacher Doppelkontakt ist
in Fig. 210 abgebildet.
Fig. 210.
Das Schließen geschieht hier ebenfalls durch Gegeneinander­
bewegung der Hebel a und b, wobei die erste Berührung bei
dem Kontakte d (Nebenkontakt) erfolgt.
Der Hebel c ist auf dem Hebel a beweglich gelagert, so daß
bei einer weiteren Hebung des Hebels b auch f mit der ent­
sprechenden Kontaktstelle auf a in Berührung kommt. Beim
Öffnen findet der umgekehrte Vorgang statt, indem sich der
Kontakt zuerst bei f öffnet. An dieser Stelle kann jetzt kein
Funke auftreten, da ja de noch geschlossen ist. Der Funke tritt
also erst nach Oeffnung dieses Kontaktes zwischen ed auf, so
daß man natürlich diese Berührüngsstellen zweckmäßig aus einem
Material herstellt, welches keinen Oxydbelag annimmt, beispiels­
weise aus Mikrophonkohle oder dochtloser Bogenlampenkohle.
—
236
—
Durch Vermehrung dieser Funkenreißer wird eine längere
Lebensdauer derselben erzielt, ebenso wenn man im ParallelschluB
einen der früheren angeführten Apparate, Kondensator, Polarisations­
zellen usw. verwendet.
Der Staffelkontakt stellt eine etwas kompliziertere Aus­
führungsform des Vorhergehenden dar. Fig. 211. Bei diesem
Kontakte sind 5 Hebel übereinander angeordnet, so daß beim
Heben des untersten Hebels a der Reihe nach sämtliche Hebel
miteinander in Berührung kommen. Vom Hebel b angefangen
befindet sich zwischen je zwei Hebeln ein Widerstand, welcher
durch Berührung der beiden Hebel kurz geschlossen wird.
Wird Hebel a zur Berührung mit Hebel b gebracht, so
geht der Strom von Jder Batterie über Leiter 1, Hebel a, Hebel
b, 1. 2. und 3, Widerstand in den Leiter 2, dann in die Magnet­
wicklung M, durch den Leiter 3 zurück. Der Strom ist also
durch den Widerstand 1, 2 und 3, geflossen. Der Strom wird
stärker wenn sich Hebel b mit c berührt, da dann nur Widerstand
2 und 3 vorgeschaltet ist. Bei der Berührung von c und d ist
der Strom neuerdings angestiegen, da nur mehr Widerstand 3
eingeschaltet ist. Berühren sich auch d und e, so ist der Kon­
takt vollständig geschlossen, es geht der volle Strom durch.
Beim öffnen des Kontaktes wird vorerst Hebel e auf die
Unterlage IV zu liegen kommen, um den schwachen Induktions.
strom, welcher beim Schwächen des Stromes durch Wieder­
einschalten des Widerstandes 3 entsteht, einen Leiter zu bieten.
Der gleiche Vorgang findet beim öffnen der übrigen Kontakte statt,
so daß den Induktionsströmen stets ein geschlossener Weg durch
die Kontaktschrauben III, II und I geboten wird. Beim Unterbrechen
der Hebel a und b ist der Batteriestrom durch die vorgeschalteten
—
237
—
IW iderstände 1—3 so sehr geschwächt, daß auch hier der Funke
•keine besondere Zerstörung vollführen kann, und die Lebensdauer
:eine sehr lange sein wird.
Die Schleifkontakte verdienen unter allen Umständen, wenn
sie sich anbringen lassen, den Vorzug.
Ihre Lebensdauer ist eine bedeutend längere und ein „Ver­
ta g e n “ kommt bei einigermaßen aufmerksamer Überwachung nicht
wor. In Fig. 212 und 213 ist ein einfacher Schleifkontakt dar; gestellt.
Fig. 212.
Fig. 213.
S ist das rotierende Kontaktstück, welches auf einer Lauf/'werkswelle aufgepaßt ist und zum Zwecke des Stromschließens
;eine halbe Umdrehung macht.
Dabei kommt das Kontaktstück mit den beiden Federn a
iund b in Berührung, so daß eine metallische Verbindung der
(beiden Kontaktfedern hergestellt ist.
Aus der Art der Bewegung dieses Kontaktstückes geht her'■vor, daß der Kontakt an einer ganz anderen Stelle geschlossen
iials geöffnet wird, so daß sich durch lange Zeit eine oxydfreie
•Stelle für den Beginn des Kontaktes erhält, da das Verbrennen von
Ider Öffnungsstelle an gegen die Schließungsstelle hinzuschreitet.
Auch die Reibung der Feder trägt bei, durch Abscheuern
Ider Berührungsstellen die Kontakte länger funktionsfähig zu er­
halten.
Diese reinigende Wirkung der Kontaktfedern läßt sich er­
höhen, wenn man das rotierende Kontaktstück nach Fig. 214
iformt. Der eigentliche Körper des Kontaktstückes wirt} aus Fibre
—
238
-
oder Hartgummi gemacht, welche Materiale infolge ihres rauhen
Kornes und ihrer harten Beschaffenheit eine abschleifende Wirkung
auf die Kontaktfedern ausüben. Als günstigstes Moment kommt
noch hinzu, daß die Metallschienen den Hartgummi übergreifen,
so daß die Federn an den Kanten dieser Lamellen scharf abfallen. Der Funke wird also an den Innenseiten der Lamellen
und Außenseiten der Federn überspringen und deshalb die eigent­
lichen reibenden Flächen frei halten.
Eine günstige Anordnung erzielt man, wenn man die Kontaktfedem teilt und die einzelnen Teile verschieden lang macht, wo­
durch der Funke an der längsten Feder gerissen wird was die
anderen schont Es ist selbstverständlich, daß man auch hier
Nebenschlußwiderstände, Polarisationszellen und Kondensatoren
verwenden kann, um den Funken auf alle Fälle seiner schädlichen
Wirkung zu berauben. Fig. 215 zeigt einen Schleifkontakt der
Fig. 215.
mit einer Kurzschlußlamelle versehen ist, welche die Magnetspule
im Momente des Unterbrechens kurzschließt, so daß der Induktions­
strom einen geschlossenen Leiter findet.
Das rotierende Kontaktstück ist eine Scheibe aus isolierendem
Material, auf welche das Metallsegment S aufgeschraubt ist Die
Schleiffeder a vermittelt die Zuleitung des Stromes von der Batterie,
die Feder b die Verbindung mit der Magnetspule und die Feder
c das Kurzschließen der Spule, bevor die Feder b die Metall­
lamelle S verläßt, also den Köntakt unterbricht Um die Batterie
vor dem Stromverlust durch das gleichzeitige Kurzschließen zu
bewahren, ist ein Widerstand W zwischen der Feder c und der
Magnetspule eingeschaltet
239
Die Verwendung von Starkstrom bedingt eine andere Kon­
struktion der Kontakte und auch den Gebrauch andrer Materialien,
wenn man die Vorteile desselben voll und ganz ausnützen will.
Als Schleifkontakte sind die Stromschließer für Starkstrom
bedeutend schwieriger auszuführen, da zumeist wegen der starken
Funkenbildung, welche in Form eines Lichtbogens auftritt, nur
unoxydierbare Mittel verwendet werden können, zu denen in erster
Linie chemisch reine Kohle gehört.
Die einfachste Form eines Berührungskontaktes stellt die
Fig. 216 dar. Die beiden Kohlen des Stromschließers sind in
Fig. 216.
Metallfassungen geschraubt, die vom Uhrwerk bei c und d isoliert
sind. Das Material für die Kohlen muß sehr sorgfältig geprüft
werden.
Unter Umständen sind Bogenlampenkohlen zu verwenden,
doch sind diese meistens mit Metallsalzen vernjengt, welche aller­
dings Einfluß auf die Leitungsfähigkeit derselben sowie auf die
Farbe des Lichtbogens nehmen, jedoch infolge der unvollständigen
Verbrennung einen weißen Belag an den Berührungsstellen zurück­
lassen, der unter Umständen die Leitungsfähigkeit stark beein­
trächtigt und häufig Veranlassung zu unliebsamen Störungen
bildet.
Man verwendet also die weicheren Kontaktkohlen, welche
vielfach bei den Ausschaltern der Aufzüge zu treffen sind.
Bei ausgedehnten Anlagen, bei Verwendung großer Uhren
insbesondere, aber bei Stromschließern von Schlagwerken tritt
infolge der hohen Stromstärke der Unterbrecherfunke in einer
—
240
—
derartigen Länge als Lichtbogen auf, daß er bei normaler Bewegung
der Kontakthebel niemals abgerissen werden könnte.
Es ist dann notwendig eine Vorrichtung einzubauen, welche
bewirkt, daß der Funke möglichst rasch, ehe noch die Hebel voll­
ständig auseinandergegangen sind, unterbrochen wird.
Zu diesem Zwecke nützt man die eigentümliche Wirkung
aus, welche ein Elektromagnet oder auch ein permanenter Magnet
auf den elektrischen Lichtbogen ausübt
Ein Lichtbogen, wird in einem magnetischen Felde je
nach Stromrichtung und Polarität abgestoßen, beziehungsweise
angezogen. Und zwar ist bei entsprechender Feldstärke die
Wirkung so groß, daß der Bogen sofort erlischt
Zur Verstärkung dieser Wirkung, d. h. um ein möglichst star­
kes Feld zu bekommen, verwendet man am Besten einen Elek­
tromagneten, in der durch Abbildung 217 veranschaulichten Weise.
Fig. 217.
A und B sind die beiden Kohlenbehälter mit den Kon­
taktkohlen, M der als Funkenbläser verwendete Magnet, dessen
Polschuhe P, und P2 beiderseits der Kontaktkohlen einander
gegenüberstehen, so daß der Lichtbogen die dichtesten Bündel
der Kraftlinien durchschneiden muß.
Die Spulen des Magneten können ruhig in Serienschaltung
im Stromkreis liegen, da, solange der Funke nicht vollständig
erloschen ist, immer noch ein Strom durch die Windungen geht
und den Magnet erregt.
Bei empfindlicheren Anlagen, in denen Störungen auftreten würden, wenn durch die sich infolge Abbrennens stets
wechselnde Oberflächenbeschaffenheit des Stromschließers der
-
241
—
Widerstand verändert wird, empfiehlt es sich Doppelkontakte an­
zuwenden, welche aus einem Vorkontakte, der durch Kohlen her­
gestellt wird und dem eigentlichen Platinkontakte bestehen.
Der Vorgang ist im Wesentlichsten folgender:
Bei der Funktion der beiden Hebel berühren sich vorerst
die Kohlen und nehmen bei etwaiger Vibration die dabei ent­
stehenden Funken auf, sodann berühren sich die Platinschrauben
und bieten dem Stromübergange eine stets gleichbleibende, gut­
leitende, metallische Oberfläche.
Beim Öffnen ist der Vorgang umgekehrt. Es entfernen sich
zuerst die beiden Platinkontaktteile, der Strom ist jedoch noch nicht
unterbrochen, da die Kohlen sich noch berühren, sodann öffnen
sich auch diese und nehmen hierbei den Funken ab.
Fig. 218 zeigt diese Anordnung.
Fig. 218.
a und b sind die Kohlen mit ihren Fassungen, wovon die
Fassung a durch eine elastische Feder e an dem oberen Kontakt­
hebel angeschraubt ist, die Fassung b mit dem Hebel, der die
Kontaktschraube c trägt, fest verbunden ist. Die Kontaktschraube
c steht dem zweiten Metallkontaktteile des oberen Hebels gegen­
über, so daß sie unter gegebenen Verhältnissen einander berühren
können. Die Entfernung der Kohlen voneinander muß kleiner
sein, als die des Platinkontaktes.
Dadurch berühren sich die Kohlen eher und im weiteren
Verlaufe der Bewegung der beiden Hebel zueinander wird die
Kohle a mit der Feder e abgebogen, so daß nun auch die beiden
Metallteile in Berührung treten.
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
16
242
—
Da durch Vibration der Hebel sich sehr häufig eine unge­
nügende Berührung der Stromübergangsstellen ergibt, so daß
durch ein kontinuierliches Funkenüberspringen diese Flächen einer
raschen Zerstörung unterworfen sind, ist es vorteilhaft, wenn nicht
durch entsprechend stabile Konstruktion die Vibration behoben
werden kann, Stromschließer in nachfolgender Ausführung zu
bauen.
Fig. 219 und 220 zeigt uns einen derartigen Kontakt, welcher
nach dem Prinzip des Doppelstromschließers gebaut ist.
Fig. 219.
Fig. 220.
Der Metallkontakt besteht nicht aus zwei Schrauben, sondern
aus einer Doppelfeder, zwischen deren platinierten Enden sich
ein isolierender Keil schiebt Derselbe ist an seinem dicken Ende
mit dem oberen Kontakthebel durch Metallstücke verbunden.
Die Kohlen sind so wie bei den früheren Kontakten angeordnet.
Die Kohle a ist in ihrer Führung beweglich und federnd, so daß
beim Stromschließen sich zuerst die Kohlen berühren, sodann bei
Weiterbewegung gleichzeitig mit dem Zurückweichen der Kohle
a sich die Federn auf dem isolierenden Kei lnach aufwärts schieben,
bis sie die Metallteile übergreifen und selbst bei Vibration einen
ununterbrochenen Stromschluß geben. Beim Unterbrechen des Kon­
taktes schieben sich die Federn zuerst von den Metallteilen auf
den isolierenden Keil, sodann gehen die Kohlen auseinander, den
Stromkreis unterbrechend.
Wo zur Bewegung der Kohlenhebel genügende Kraft vor­
handen ist, kann man den in Fig. 221 dargestellten Kontakt,
welchem man eine sehr lange Funktionsdauer nachrühmen muß,
verwenden.
—
243
—
l,
Fig. 221.
Der bewegliche Kohlenhebel g trägt zwei Kohlen, welche
miteinander leitend verbunden sind. Bei Aufwärtsbewegung des
Hebels berühren sich diese Kohlen mit denen der beiden oberen
Hebel e und f. Der Strom geht daher durch 12 in den Kohlenhälter f, durch Kohle b in Kohle d, durch Hebel g in Kohle k,
durch Kohle a in Hebel e und Leitung lj.
Beim Öffnen, das bei beiden Kohlenpaaren gleichzeitig ge­
schehen muß, springt allerdings ein Funke auf den beiden Unter­
brecherstellen, jedoch ist der Luftwiderstand an beiden unter­
brochenen Stellen so groß, daß naturgemäß der Funke in kürzester
Entfernung bereits erlischt.
Macht man bei gleicher Stromstärke einen Versuch mit einem
einfachen Kohlenkontakt und dem vorher beschriebenen, so findet
man, daß an ersterem der Funke bedeutend länger ist ate an
letzterem und daher an ersterem auch eine größere Abnutzung
stattfindet.
Da das Verbrennen der Berührungsstellen nur bei Anwesen­
heit von Sauerstoff stattfindet, war man bestrebt, die Kontakte in
luftleere (evakuierte) Glasgefäße einzubauen. Weil nun ein Teil
des Kontaktes immer beweglich sein muß, die verschmolzenen
Glasgefäße aber keine Bewegung fester Teile gestatten, wurde
die Verbindung zweier eingeschmolzenen Platindrähte durch Queck­
silber vorgenommen.
Diese Kontakte werden teilweise als rotierende, teilweise als
Kippkontakte ausgeführt.
Als Träger der Glasgefäße werden dann in der Regel Kloben
verwendet, die aus Aluminiumblech gebogen sind, und den Glas­
körper umschließen. Man wird zum Schutze des Glases noch
zweckmäßig eine elastische Zwischenlage geben, um ein festes
Sitzen des Kontaktgefäßes im Kloben zu erzielen.
16*
—
244
—
Fig. 222 stellt eine Kippkontaktanordnung dar, Fig. 223 den
rotierenden Kontakt für das Kontaktlaufwerk einer Normaluhr.
«lll'IF'nll
Fig. 222.
Fig. 223.
Im ersten Falle wird durch das Neigen des Klobens der
Kontaktkörper in eine solche Lage gebracht, daß das Quecksilber
nach unten läuft und die beiden Platinstifte verbindet
Das Unterbrechen geschieht durch die entgegengesetzte Be­
wegung, wobei das Quecksilber der Schwere gehorchend in seine
frühere Lage zurückkehrt und die leitende Verbindung der beiden
Platinstifte öffnet. Es zieht sich ein langer Quecksilberlichtbogen
zwischen Kontaktstift und Queksilber, der erst in einer gewissen
Entfernung erlischt. Hierbei werden die Metallstifte erwärmt und
dehnen sich aus, weshalb häufig die Glasgefäße zerspringen. Für
stärkere Ströme müssen deshalb Schutzmaßregeln getroffen werden,
indem man die Metallstifte möglichst dick macht, eventuell die
Enden mit Kohle oder Graphit umgibt, welche zwar gute Elek­
trizitätsleiter sind, aber die Wärme schlecht fortpflanzen. Auch
die Qualität des Glases ist zu berücksichtigen; es eignen sich die
spröden Gläser absolut nicht, daher sind böhmische und venezia­
nische Glassorten zu vermeiden, dagegen können die Jenenser
Gläser vorteilhaft verwendet werden.
Der rotierende Kontakt besteht aus einem kreisförmig ge­
bogenen, endlos verschmolzenem Glasröhre oder einem kreis­
förmigen, flachen Glashohlkörper. In beiden Fällen befinden sich
die Platinstifte an der Peripherie in geringem Abstande, von ein­
ander eingeschmolzen. Eine geringe Menge Quecksilber verbindet
bei der Rotation des Kontaktkörpers um seine horizontale Achse
bei jeder Umdrehung einmal die Plattinstifte.
—
245
—
Um den Anschluß nach außen zu bewirken, werden die Stifte
mit zwei an der Welle isoliert befestigten Kontaktringen leitend
verbunden, die durch zwei Schleiffedern und Klemmen die Ver­
bindung mit dem Stromkreise hersteilen.
Der Antrieb der selbstständigen elektrischen Uhren.
Direkter Pendelantrieb
An den elektrischen Uhren fällt dem Motor vielfach eine
andere Arbeit zu, als an den mechanischen.
Dies trifft insbesondere dort ein, wo der Antrieb des Uhr­
werkes durch das Pendel erfolgt.
Zu den ersten praktisch verwendbaren Lösungen zählt die
von Dr. M. H ipp gefundene. Der Antrieb des Pendels erfolgt
durch einen Elektromagneten, der einen am Pendel befestigten
Eisenkörper zeitweise anzieht.
Das Sinnreiche an dieser Anordnung liegt im Kontakte, der
erst dann funktioniert, wenn die Schwingungsweite des Pendels
bis zu einer gewissen Grenze herabgesunken ist. Die einfachste
Ausführungsform dieses Kontaktes stellt uns die Abbildung 224 dar.
Fig. 224.
f ist die leicht abbiegbare Kontaktfeder, welche mit der
Schraube S] zur Berührung gebracht werden kann. In diesem
Momente findet der Strom einen geschlossenen Leiter, durch den
er seinen Weg in den Magneten nimmt.
Die Hebung der Feder in die Kontaktstellung findet durch
das Pendel r statt. An diesem ist ein wagrechter Arm mit dem
-
246
—
Stahlprisma p, über welchem das in der Kontaktfeder gelagerte
messerartige Hebelchen m schwingt.
Bei normaler Schwingungsweite des Pendels weicht dieses
Messerchen dem Prisma aus, indem es über dasselbe hinweg­
gleitet und auf der anderen Seite abfällt.
Wird aber die Schwingungsweite kleiner, so bleibt es mit
der Spitze in der Nut des Prismas liegen und wird beim Retour­
schwingen des Pendels in seinem Drehungspunkte gehoben, wo­
bei die Feder in die Kontaktstellung kommt
Beim Weiterschwingen des Pendels, mit zunehmender Nei­
gung des Messerchens, entfernt sich die Kontaktfeder von der
Kontaktschraube und unterbricht den Strom. Dies muß zeitgerecht
erfolgen, nämlich knapp bevor das Pendel, bezw. der an ihm be­
festigte Eisenanker die Symmetrale des Magneten durchschwingt
da sonst nach der Impulserteilung eine Verzögerung der Schwingung
durch die zurückhaltende Einwirkung des Magneten hervorgerufen
würde. Diese Einstellung erreicht man durch Regulierschrauben,
mittels deren das Messerchen an der Feder verschoben werden
kann. Zur Höhen- und Tiefeneinstellung dienen gleichfalls feine
Regulierschrauben, welche das Prisma höher und tiefer zu stellen
erlauben.
Einen derartigen Kontakt mit der Einrichtung zum Kurz­
schließen des Induktionsstromkreises zeigt Fig. 225. Hier sind
zwei Federn angeordnet, indem die Kontaktschraube S durch die
Feder fjk* ersetzt wurde. Der Kontakt wird also erteilt, wenn
die Feder fi gehoben wird und die Feder f» berührt. Die Be­
wegung der Feder geschieht wie am vorhergegangenen Kontakt
durch das Messer m und Prisma p.
Die Bewegung nach aufwärts ist so groß eingestellt, daß
auch die Feder f2 von ihrem Stützpunkte Si abgehoben wird.
247
Geht bei der Unterbrechung des Kontaktes die Feder fi
nach unten, so folgt ihr, zufolge ihrer Spannung, die Feder f2 und
wird auf S( in dem Momente zur Ruhe kommen, wenn die Feder
f! die Feder f2 verläßt. Also im Momente des Unterbrechens
ist ein Stromkreis geschlossen, der dem Induktionsstrome einen
geschlossenen Leiter bietet und daher verhütet, daß ein starker
Funke an der Öffnungsstelle überspringt.
Die Anordnungen der Magnete dieser Pendel ergibt Fig. 226
und Fig. 227. In dem einen Falle steht der Magnet im Mittel der
Fig. 226.
Fig. 227.
Pendelschwingung genau unterhalb der Pendelspitze, welcher den
Eisenanker trägt, im anderen Falle ist die Anordnung des Magneten
senkrecht zur Schwingungsebene getroffen, wobei der Eisenanker
am Roste des Pendels zwischen den beiden Polschuhen hindurch­
schwingt; letztere Anordnung ist bei Hipp’s Präzisionsuhren vor­
handen. In beiden Fällen ist der Magnet so einzustellen, daß das
Pendel nur in der Richtungsebene seiner Schwingungen angetrieben
wird, da es sonst beim Schwingen die Ebene verläßt und „tanzt“
Dasselbe gilt auch von dem Prisma des Kontaktes und dem
Messerchen, die beide in der Schwingungsebene liegen müssen.
Um dies zu erreichen, wird entweder das Pendel gekröpft, wobei
Prisma und Messer in der Kröpfung liegen und symmetrisch in
die Schwingungsebene kommen (Fig. 228—230) oder aber beide
liegen seitlich des Pendels in der Schwingungsrichtung.
Die Inbetriebsetzung einer solchen Uhr darf daher nur er­
folgen, nachdem diese Einstellung vorgenommen wurde.
Fig. 228.
Fig. 229.
Fig. 230.
Bei der Montage eines solchen Werkes in den Kasten ist
schon darauf zu sehen, daß Prisma und Pendel in einer Ebene
schwingen, wenn der Kasten genau senkrecht hängt Das Prinzip
dieses Pendelantriebes wurde von mehreren Fabriken angewendet
Es findet sich in den Hauptuhren von S ie m e n s & H a lsk e
sowie H ö n is c h . Fig. 231.
An letzterer trifft sich auch der Pendelantriebskontakt mit
Nebenschlußvorrichtung, wie er an der Hippschen Uhr verwendet
wurde. Die Kontaktanordnung für die Nebenuhren ist zweifach,
so daß zwei Nebenuhrlinien damit betätigt werden können.
Die Schaltung des Zeigerwerkes der Hauptuhr wird auf
eigentümliche Art vorgenommen. Am Pendel ist zwischen einem
Messingsteg und einem Kloben ein Sperrad b gelagert, daß die
Schwingungen des Pendels mitmacht. Eine Sperrklinke c hindert
die rückgängige Bewegung des Sperrades, das von einer am Uhr­
gestell befestigten Feder y, bei jeder zweiten Schwingung des
Pendels, um einen Zahn vorgeschoben wird. Die Zahnzahl des
Rades ist so bemessen, daß es in der Minute eine halbe Um­
drehung m acht An zwei gegenüberliegenden Schenkeln sind in
einer gewissen Entfernung von der Peripherie Stifte eingebohrt,
—
249
Fig. 231.
die in jeder Minute einmal, bei einer Schwingung des Pendels
nach rechts, die Feder h, und hj von ihrem isolierenden Stütz­
punkte k und ki abheben und mit der Kontaktschraube ij, bezw. i2
in Berührung bringen. Hierdurch werden zwei Kontakte geschlossen,
welche den Strom einer Batterie in die Uhrleitungen L3 und L4
leiten. Ein Metallsteg e, der mit der Klemme L5 versehen ist,
bietet durch zwei bis in die Hälfte ausgefräßte Pfeiler lj und 1
250
Stützpunkte für die Kontaktfedern it und i2 und schließt im
Momente des Unterbrechens des Kontaktes in bekannter Weise
die Magnetspulen der Nebenuhren kurz, wodurch dem Induktions­
strome ein geschlossener Weg geboten und der schädliche Öffnungs­
funke an den Nebenuhrkontakten vermieden wird. Der Weg
des Stromes von der Batterie führt durch die Klemme L] direkt
in das Uhrgestell und von diesem in die Kontaktfedern hj und h2.
Die Feder h, trägt noch eine Sperrklinke s, die beim Retour­
gehen der Kontaktfedern in ein 60zahniges Sperrad (Minutenrad)
greift und dieses sowie den damit verbundenen Minutenzeiger um
einen Zahn weiterschiebt.
Bei den besprochenen Pendelkontakten fällt der Umstand
schwer ins Gewicht, daß durch das Heben der Feder, das Pendel
in einer Weise beansprucht wird, die der Genauigkeit seiner
Schwingungen durchaus nicht förderlich ist.
Um dieses zu verhindern, läßt sich der Kontakt so um­
bauen \vie er in Fig. 232 dargestellt ist. Am Pendel befinden
Fig. 232.
sich unter einander zwei dreieckige Prismen mit der Spitze nach
oben, die auf den einander entgegengesetzten Seiten, wie in der
Fig. 232 ersichtlich, isoliert sind.
Die zwei Messerchen sind an der Rückwand des Uhrkastens
gelagert, so daß sie über die Prismen hinweggleiten können.
Schwache Schleiffedem vermitteln die leitende Verbindung der
Messerchen mit den Klemmen, während die Prismen miteinander
durch das Pendel leitend verbunden sind.
Das Spiel des Kontaktes ist ähnlich wie bei den vorher­
gehenden; bei genügend weiter Schwingung schleifen beide
—
251
-
Messerchen an derselben Seite der Prismen, so daß eines die
isolierte, das andere die metallische Seite streift.
Beide fallen ab und streifen beim Rückgang auf der anderen
Seite, so daß jetzt das erste die metallische Seite, das andere
die isolierte berührt.
Wird die Schwingungsweite kleiner, so kann nur fmehr eines
dei" Messerchen abfallen, das zu diesem Zwecke etwas kürzer
gehalten wurde und bei der Umkehr der Pendelbewegung liegen
jetzt beide Messerchen an der metallischen Seite der Prismen,
diese leitend verbindend.
Der Vorteil, dieser Anordnung liegt noch darin, daß hier ein
Schleifkontakt vorhanden ist, während sonst nur ein Berührungs­
kontakt gegeben wird. Die Belastungsänderung des Pendels ist
aber praktisch gleich nul).
Die Einrichtung des Sekundenkontaktes (Fig. 233) der Hippschen Normaluhren ist äuCerst sinnreich.
Fig. 233.
Dieser Kontakt ist für polarisierte Magnete gebaut und
besteht aus einem horizontalen Wagebalken am oberen Ende des
Pendels, dem durch die Pendelfeder der Strom des positiven
Poles der Batterie zugeführt wird. Abwechselnd berühren die
Enden gi und g2 dieses Hebels die Enden at und a_> der auf den
Schneiden di und d 2 gelagerten Kontakthebel und bieten somit
dem Strome folgenden Weg: Linksschwingen des Pendels, Strom
geht über Pendelfeder, g„ a, d, den Magnet m, in die Klemm­
schraube bei dg und durch bo S» zum negativen Pole der Batterie
zurück. Rechtsschwingung des Pendels: ga drückt auf a, und hebt
dadurch bj von Sg. Der Strom nimmt daher seinen Weg durch
d» in den Magnet m und durch d, b1 Sj zum negativen Pol der
Batterie zurück. Auch diese sinnreiche Anordnung ist heute
—
252
—
Gemeingut geworden und wird an zahlreichen Regulatoren an­
gewendet.
Fig. 234.
Die von Hipp gebauten Normaluhren (Fig. 234) für Zeitdienstanlagen werden unter Glasverschluß im Vacuum betrieben.
Das eigentliche Zeigerwerk ist außerhalb des Gehäuses, so daß
dieses nur das Sekundenpendel (Quecksilberkompensation), den
—
253
—
Antriebskontakt, den Antriebsmagneten, den Sekundenkontakt, Baro­
meter sowie Thermometer, eventuell auch ein Hygrometer birgt.
Ähnlich dem Sekundenkontakt von Hipp ist jener von Pro­
fessor O s n a g h y , der in Fig. 235 dargestellt ist. Der Kontakt
wird hier durch die Gabel eines astronomischen Sekundenregulators
bewirkt, indem sie bei ihren Schwingungen links und rechts an die
vom Uhrwerk isoliert gelagerten, dem Drucke schwacher Federn
unterworfener Hebel anstößt. Die Zuleitung des Stromes erfolgt
durch die zwei Metallschienen -j- und — und wird durch die
Federn in die Hebel II und II, geleitet.
Die Verbindung zu den Klemmen des Uhranschlusses ver­
mitteln die Lamellen V und V], die durch Federn die leitende
Verbindung mit den Hebeln IV und IVi hersteilen.
Auf den Hebeln II und IIXbefinden sich die Kontaktschrauben
I bezw. lm , ihnen gegenüber an den Hebeln IV und IVi an den
Stellen III und III, der Platinbelag. Außerdem tragen die Hebel
II und IIj je einen Hebel y und y, isoliert mit ihnen verschraubt,
die durch Federn zu der negativen Lamelle der Batteriever­
bindung den leitenden Übergang hersteilen. Die Enden der
Hebel y und yj sind mit Kontaktschrauben lu und h versehen.
Das an der Gabel angeschraubte Querstück e stößt mit den Elfen­
—
254
—
beinspitzen abwechselnd an den Hebel IV und IVj und bringt
daher IV mit den Schrauben I und später mit 1], IVt aber mit
den Schrauben lu , später mit lm in Berührung. Der Strom weg
ist also folgender: Rechtsschwingung der G abel; Heben des Hebels
IV, Berühren mit li, dann Berühren mit 1 und gleichzeitiges Unter­
brechen bei 1|. Der Strom der positiven Klemme geht also in
diesem Falle durch die Feder i in den Hebel II, durch 1 über III
in IV und durch die Verbindungsfeder an V, zu den Appa­
raten.
Linksschwingen der Gabel; Heben des Hebels IV|, Berühren
mit In, dann Berühren mit Im und gleichzeitiges Unterbrechen
bei ln . Der Strom geht also durch I, von der positiven Lamelle
über II, Im über III, in IV, und durch die Verbindungsfeder in
die Lamelle Vt und in die Apparate.
Fig. 296.
Fig. 237.
—
255 —
Die Schrauben l! und 1,„ welche den Kontakt früher schließen
und später öffnen, verhindern den Induktionsfunken, indem sie dem
Induktionsstrome einen geschlossenen Leiter bieten.
Ein einfacher Pendelantrieb, der in bestimmten regelmäßigen
Zeitintervallen durch einen Elektromagneten erteilt wird, ist in
der Normaluhr mit Weckeinrichtung von A. L a n g enthalten.
Fig. 236, 237 und 238.
Fig. 238.
Das Pendel ist bei dieser Konstruktion so wie bei den Hippuhren der treibende Teil des Werkes und wird durch einen Elektro­
magneten in Bewegung erhalten. Die Schaltvorrichtung befindet
sich an der Gabel M des Werkes, die nicht mit einem Anker ver­
sehen ist, sondern eine Sperrklinke gjg trägt, deren oberes Ende
g einen entsprechend breiten Einschnitt hat, der die Bewegung
der Sperrklinke an einem Stiften 1 in der Gabel begrenzt.
Das Schaltrad, welches sich in der Minute einmal umdreht
besitzt eine entsprechende Anzahl von Stiften, zwischen denen
sich die Sperrklinke bei der Oszillation der Gabel schiebt und
—
256
das Schaltrad um je eine Teilung transportiert Die rückgängige
Bewegung des Rades hindert eine Sperrklinke k.
Der Kontakt für den Stromkreis des Impulsmagneten wird
durch einen Stift am Schaltrade geschlossen, der nach je einer
Umdrehung während des Transportes des Rades die Feder C
streift.
In diesem Falle ist das Intervall zwischen zwei Kontakten
eine Minute, kann aber nach Bedarf durch Vermehrung der Kontakt­
stifte im Schaltrade vermindert werden.
Die Welle des Schaltrades geht durch die Gestellplatte
durch und trägt an ihrem oberen Ende einen Zahn, welcher
in ein 60 zahniges Minutenrad greift und dieses bei jeder Um­
drehung des Schaltrades um einen Zahn weiterbewegt Das
Minutenrad wird durch ein Kippgesperre gehalten und vermittelt
die Uebersetzung auf das Stundenrad in bekannter Weise.
Auch in den älteren Uhren von H. A ron ist der Pendelan­
trieb durch einen Elektromagneten hergestellt welcher in das Uhr-
Fig. 230
werk eingebaut ist, Fig 239 und durch den Anker b mittels des
Armes 1 auf die Gabel und durch den Qabelstiften J auf das
257
Pendel wirkt. Das Schaltrad H wird durch eine seitlich an der
Gabel befindliche Feder f bei jeder Schwingung um einen Zahn
transportiert. Die rückgängige Bewegung ist durch eine Sperr­
klinke L, behindert, die beim Ausheben aus dem Rade durch den
Kontakt Z die Verbindung des Elektromagneten mit der Batterie
herstellt.
Bringt man hier am Schaltrade ähnlich wie in der Uhr von L ang
(Seite 254) einen Stift an, so kann, wenn der Kontakihebel vom Sperrkegel separiert wird, der Stromschluß auch in längeren Intervallen
erfolgen.
Eine einfache Radübersetzung vermittelt vom Schaltrade aus
die Bewegung der Minutenwelle.
Die Firma C. B o h m ey er verlegt den Magnetantrieb an das
obere Ende des Pendels, wobei der Eisenanker unter dem Einfluße eines permanenten Magneten (c in Fig. 240) steht. Der per-
Fig 240.
manente Magnet trägt an seinem unteren Ende die beiden Schenkel
des Elektromagneten aL> und a, und verleiht ihnen die entgegen­
gesetzte Polarität wie dem Eisenanker.
Der Kontakt wird in der bekannten Weise der Hipp-Regulatoren (polarisierender Sekundenkontakt Seite 251) erteilt, so
daß der Eisenanker abwechselnd von der einen Seite des Magneten
angezogen, von der anderen aber abgestoßen, bei der Umkehrung
der Schwingung jedoch umgekehrt beeinflußt wird. Diese An­
ordnung soll sich durch denkbar niedrigen Stromverbrauch aus­
zeichnen.
Indirekter Pendelantrieb.
Bei allen diesen Konstruktionen ist die Genauigkeit des Ganges
des Zeitmessers, von der gleichbleibenden Spannung der Stromquelle
Saunier, Lehrbuch der U hrm acherei. Bd. 5.
17
-
258
—
abhängig, weshalb zahlreiche Versuche gemacht wurden, den An­
trieb indirekt herzustellen.
Zu diesen gehört auch die Normaluhr von L M. Engelhardt
in Fig. 241. Die Gabel, welche teilweise in der Zeichnung durch
Fig. 241.
das Werk verdeckt wird, trägt einen Arm h mit einem Kloben
zwischen dem ein Schaltrad j gelagert ist. Dieses macht die
Schwingungen der Gabel mit und wird dabei durch den auf der
Werkplatte gelagerten Sperrkegel k bei jeder zweiten Schwingung
um einen Zahn weitergeschoben. Das Schaltrad trägt einen Stift,
der nach je einer Umdrehung desselben so steht, daß er bei der
Rechtsschwingung der Gabel auf die Kontaktwelle r drückt und
diese mit der Feder q zur Berührung bringt Dadurch wird dem
Strom eine leitende Verbindung geschaffen, der Magnet b erregt
und. der Anker n am Hebel 1 angezogen. Der Hebel drückt
durch die Sperrklinke d auf das Schaltrad a (Minutenrad) und be­
wegt dieses um einen Zahn vor.
-
259
-
Gleichzeitig hat sich aber der durch das Gewicht g be­
schwerte Hebel L mit seiner schiefen Fläche auf die des Gabel­
hebels m gelegt und erteilt der Gabel somit einen Impuls. Bei
der Rückkehr des Hebels 1 infolge der Spannkraft der Feder F
geht auch der Hebel L in seine Ruhestellung zurück.
Der Antrieb erfolgt hier also durch den Druck des stets
gleichbleibenden Gewichtes des Hebels L, wodurch die störenden
Einflüße der Stromschwankungen vermieden werden.
Ähnlich ist die Lösung versucht in der Uhr von S to n y &
K üßling. Fig. 242.
Fig. 242.
Das Pendel betätigt durch einen Anker die Vorwärtsbewegung
des Gangrades an dessen Welle ein zweiflügeliger Arm sitzt, dessen
eines, längeres Ende mit einem Platinstreifen versehen ist. Die
Kontaktfeder c ist so angebracht, daß beim Vorwärtsschreiten des
Gangrades der eine Flügel des Armes die Feder streift und einen
Strom schließt, der den Magneten erregt.
Über den Magneten ist ein Anker a an einem Hebel, dessen
eines Ende mit der Klinke h in die Zähne des Schaltrades (Minuten­
rades) greift und dieses um einen Zahn weiterbewegt.
Die Bewegung des Ankers macht der auf ihm ruhende
Hebel y, der unter der Einwirkung einer Feder k steht, mit und
drückt mit dem Stift d auf das Pendel, diesem neue Kraft zu­
führend.
17*
—
260
-
Auch bei dieser Uhr ist die Antriebskraft unabhängig, indem
der Zug der Feder f auf den Hebel y stets gleich bleibt, also
auch der Druck, den dieser Hebel auf das Pendel ausübt, keiner
Veränderung unterworfen ist
Vollkommener als bei diesen Konstruktionen ist die konstante
Kraftübertragung auf das Pendel in den Antriebsvorrichtungen
durch die Pendelfederabbiegung zum Ausdrucke gebracht
Die erste Anwendung dieses Prinzipes war in einer An­
ordnung zu sehen, die unter dem Titel „Elektro chronome­
trischer Regulator mit isochronen Schwingungen“ von
Aug. Joly, in der Internationalen elektrotechnischen Ausstellung
in Wien 1884 zu sehen war.
Fig. 243 gibt ein Bild dieser Ausführung, die zwar konstruktiv
noch nicht richtig durchgeführt war, trotzdem die Hauptpunkte,
welche auch die Grundlage der heutigen Konstruktionen bilden,
berücksichtigte.
Die Pendelfeder dieser Uhr ist an dem unteren Ende eines
Eisenankers unterhalb dessen Drehungspunktes befestigt Dieser
Anker steht unter dem Einflüsse einer Feder, die ihn vom Mag­
neten wegzieht. An der Pendelstange ist ein Querarm angebracht
welcher mit einem nach abwärts gebogenem Platinstift bei jeder
Linksschwingung des Pendels in ein Quecksilbergefäß taucht
wodurch ein Strom geschlossen wird, der den Magneten be­
tätigt und durch Anziehen des Eisenankers die Pendelfeder nach
die linken Seite biegt. Dieser Spannung folgt das Pendel durch
die Umkehrung seiner Bewegung und unterbricht den Kontakt,
wobei der Anker nun durch die Abreißfeder auf die entgegen­
gesetzte Seite gezogen wird.
Die Mängel dieser Anordnung liegen teilweise im Kontakt,
hauptsächlich aber in der Anordnung des Drehungspunktes des
Ankers, der mit dem des Pendels nicht übereinstimmt, und diesen
in jeder Phase seiner Bewegung örtlich verlegt. Inwieweit hier
von isochronischen Schwingungen gesprochen werden kann, ist
nicht zu enträtseln. Immerhin bildete diese Konstruktion die Basis,
auf welcher sich die Folgenden entwickeln konnten.
Eine Verbesserung dieser Antriebsvorrichtungen finden wir
schon im Pendelantrieb der Siem ens - Schuckert-W erke.
—
262
—
Die obere Fassung der Pendelfeder ist an einem verkehrt uförmigen Eisenanker a geschraubt, dessen nach unten gekehrte
Schenkel (Fig. 244) mit harten Stahlprismen versehen sind und
in Achatnuten aufstehen. Die Länge der Pendelfeder ist so
Fig. 2 « .
bemessen, daß der Drehungspunkt des Ankers mit dem des Pen­
dels in einer Achse liegt. Der Eisenanker a steht unter der
Einwirkung eines Magneten m. Als Kontakt kommt der bekannte
einfache Hipp-Kontakt mit Stahlprisma am Pendel zur An­
wendung.
Die Einstellung desselben muß 'so vorgenommen werden,
daß das Pendel bei seiner Rechtsschwingung nach Verkleinerung
des Schwingungsbogens Kontakt gibt, wodurch der Magnet erregt
wird und den Anker a anzieht. Hierbei wird die Pendelfeder
gespannt und überträgt diese Energie auf das Pendel zum Ersätze
der in der Bewegung verlorenen.
Auch bei dieser Klasse bewährt sich die Anwendung polari­
sierter Magnete gut, weshalb die meisten Erfinder die Anordnung
-
263
-
ihrer Antriebsvorrichtungen nach diesen Grundsätzen durch­
führen.
Professor A. Irk verwendet bei seiner trefflichen Konstruktion
die Pendelfederanordnung nach dem Straßer’schen Prinzip (Fig. 245,
246), indem er am abbiegbaren oberen Ende der Pendelfeder eine
kurze Gabel g befestigt, in welcher ein am Eisenanker befindlicher
Gabelstift greift. Der Eisenanker a ist auf einer Achse drehbar
o
I
Fig. 245.
Fig. 246.
gelagert und wird von einem permanenten Magneten o induziert.
Da der Elektromagnet auf dem anderen Schenkel des Ankers
aufgeschraubt ist, werden seine Polschuhe pj und p2 die dem
Anker entgegengesetzte Polarität aufweisen, der Anker daher ent­
weder an p, oder p2 anliegen. Am oberen Ende des Pendels
befindet sich der bekannte Hipp-Sekundenkontakt, in dessen Strom­
kreis der Magnet liegt. Bei den Schwingungen des Pendels
gehen daher im Rythmus der Schwingungen polarisierte Ströme
durch den Magnet, die den Anker abwechselnd nach links und nach
rechts treiben, was auf die Pendelfeder im Sinne der Schwingungen
spannend wirkt und daher stets gleich starke Impulse erteilt, die
von der Stromstärke faktisch unabhängig sind. Die Impulse brau­
chen wegen des geringen Widerstandes, den die Kontaktauslösung
—
264
—
bietet, äußerst minimal zu sein, so daß die Beanspruchung der
Stromquelle ein geringes Maß nicht übersteigt.
Die Anordnung von Heinrich Cohen jun. in München
macht auch den Auslösungswiderstand des Kontaktes von der
Pendelschwingung nahezu unabhängig. Fig. 247 und 248.
Fig. 247.
Fig. 24S.
Der schwingende Eisenanker a, a* steht unter der Induk­
tionswirkung eines permanenten Magneten g, an dessen zweitem
Pole der Elektromagnet c x cs aufgeschraubt ist.
Zwecks erhöhter Induktionswirkung sind die Polschuhe des
Elektromagneten mit schrägen Ausnehmungen versehen in welche
die prismatischen Arme des Eisenankers a( a2 hineinpassen.
Die Abbiegung der Pendelfeder geschieht von unten aus,
weshalb der Unterteil der Feder eine lange Zunge b besitzt, die
gleichzeitig zum Kontaktgeben eingerichtet ist. Die zwei Federn
ft und f. bilden die Zu-, beziehungsweise Ableitung des Stromes.
Die Arme des Ankers tragen zwei Stifte k, und ks, welche
beim Schwingen des Ankers abwechselnd die Feder f, und fa
aufheben und von der Kontaktzunge b der Pendelfeder entfernen.
Nehmen wir an, das Pendel schwinge nach rechts, so wird
am Ende der Schwingung die Kontaktzunge von der Feder f; ab­
—
265
—
gehoben und mit fj in Berührung gebracht. Hierdurch wird ein
Strom geschlossen, der den Magnet derart polarisiert, daß der
Anker eine Schwingung ausführt und mit dem Arme a, in
kommt, wobei sich natürlich a2 von c2 entfernt. Die Schraube
k2 steigt und biegt die Feder f2 ab, wobei gleichzeitig mit dem
Niedergehen der Schraube k, die Feder fi auf die Zunge b drückt
und dieselbe über die Mittellinie hinausfülirt. Hierdurch wird die
Pendelfeder gespannt und erteilt in bekannter Weise dem Pendel
einen Impuls. Der umgekehrte Vorgang findet statt, wenn das Pendel
retour schwingt, indem am Ende der Schwingung die Zunge von
fi abgehoben wird und mit f2 in Berührung kommt, wodurch der
Anker mit a2 in c2 einschwingt, ai von Ci aber abgestoßen wird.
Die Zunge der Spannfeder wird nach rechts gedrückt und spannt
die Feder des Pendels in dieser Richtung.
Die Kontakte wirken ungemein kräftig, weil sie als Reibungs­
kontakte ausgebaut sind und durch den starken Druck der Zunge
und der Feder sich selbst im Gebrauch abscheuern.
Fig. 249.
Die E. P feiffersche Anordnung (Fig. 249) dieses Pendel­
antriebes zeigt eine grundsätzliche Änderung nur in der Schaltung
—
266
—
der Stromquelle, bei welcher durch Zwischenschalten von Polarisa­
tionszellen der Induktionsstrom aufgefangen und beim nächsten
Kontakt nutzbringend verwendet wird. Der Betrieb stellt sich
deshalb ökonomischer und die Kontakte bleiben rein, weil die
Unterbrechung des Stromes in den Zellen stattfindet.
Die Anordnung und das Schaltungsschema ist in Fig. 249
ersichtlich.
Der mit dem abbiegbarem Teile der Pendelfeder verbundene
Eisenanker 1 steht unter der Induktionswirkung eines permanenten
Magneten p, dessen zweiter Pol den Elektromagneten m mit den
Schenkeln 1 und 2 trägt.
Die Anordnung des Kontaktes ist ähnlich wie bei den Hippschen Regulatoren, indem am oberen Ende des Pendels ein hori­
zontales Querstück mit den Armen 3 und 4 abwechselnd die
beiden Hebel C und Ci berührt und von ihren Unterlagen ab­
hebt. O ist eine geteilte Batterie, die in der Mitte zwischen zwei
ungleichnamigen Polen durch einen Verbindungsleiter mit den
Polarisationszellen, deren Zahl sich nach der Stromspannung richtet,
verbunden ist.
Bei der ersten Pendelschwingung gibt die Kontakteinrichtung
einen Stromschluß. Nehmen wir an, es käme A mit c in Be­
rührung, so fließt der Strom von der Batterie in die Zellen über
ih in den Magneten m und über skeg in die Pendelaufhängung
n, sodann über 4 und C, ferner den Widerstand r in die Batterie
zurück. Die von ihm geleistete Arbeit besteht zunächst in der
Magnetisierung, sodann in der Polarisation der Zellen, welche
nun dem Batteriestrom die gleiche Spannung entgegensetzen, so
daß derselbe unterbrochen wird. Beim öffnen des Kontaktes ist
der Strom unterbrochen, der Kontakt öffnet sich daher funkenfrei.
Bei der Umkehrung der Pendelbewegung berührt 3 den Hebel
Ci, es geht der positive Strom über r in u, über Ci und 3 in n,
über geks in m und über hi in die Polarisationszellen, die nun
das Potentiale im gleichen Sinne besitzen, von wo er verstärkt
durch diesen Strom nach dem negativen Pole der Batterie zurück­
kehrt. Das Entladen der Polarisationszellen geschieht so rasch,
daß sofort das Aufladen in umgekehrter Richtung beginnt, mit
dessen Vollendung der Strom unterbrochen ist und der Kontakt
sich funkenfrei öffnet.
—
267
—
Der elektrische Aufzug.
Eine gesonderte Stellung nehmen die elektrische Uhren ein,
deren Antriebskraft in dem Zug eines der Schwerkraft unter­
worfenen Körpers oder der Wirkung einer gespannten elastischen
Feder besteht.
Der Elektrizität obliegt dann die Aufgabe durch Umsetzen
iji mechanische Energie, das Gewicht bezw. die Feder aufzuziehen.
Da das Aufziehen in kürzeren Intervallen erfolgen kann, vereinfacht
sich das Laufwerk indem dessen Übersetzung kleiner wird und
gleichzeitig kann der Zug des Motors in demselben Verhältnis
heruntergesetzt werden.
Die Erfindungen derartiger Aufzüge sind ungemein zahlreich,
da gerade auf diesem Gebiete durch zahlreiche Varianten derselbe
Erfolg erzielt werden kann. Im Nachstehenden sind daher nur
die wichtigsten beschrieben, welche als Vertreter bestimmter Klassen
gelten können.
Das Privileg des Nestors unter diesen Erfindungen dürfte die
Konstruktion des Mechanikers M ay er besitzen, die an Sekunden­
regulatoren auch von der Firma N e h e rs ’ S ö h n e in München
ausgeführt wurde und nach Angaben des Herrn N e h e r jun. wahr­
scheinlich das Vorbild des Aufzuges Herrn Dr. S. R ieflers.w u rd e
Fig. 25D
—
268
—
Fig. 250 stellt eine schematische Ansicht dieses Aufzuges
dar. Im kleinen Bodenrad sind eine Anzahl von Stifte eingebohrt,
von denen stets einer unter der Einwirkung des Gewichtes g des
Hebels c steht. Da der Hebel die Bewegung des kleinen Boden­
rades mitmacht, kommt zur Zeit der Kontaktteil e mit der Feder
f in Berührung und schließt einen Stromkreis, in welchem außer
dem Magneten noch ein Widerstand r eingeschaltet ist.
Der Magnet wird erregt und zieht den Anker h an, der zu­
nächst mit seinem oberen Teile gleichfalls die Feder f berührt
und dadurch den Widerstand r kurzschließt, jvodurch der Strom
mit voller Stärke den Magnet erregt und auf den Anker e ein­
wirkt. Durch den Stoß, den hierbei der Hebel c erhält, wird dieser
zurückgeschleudert und klmkt nach dem Zurückbiegen seiner Sperr­
klinke a mit dieser in den nächsten Stift (12) des Kleinbodenrades ein. Hierdurch wurde auch der Strom unterbrochen und
der Anker h kehrt durch die Wirkung einer Abreißfeder in seine
Ruhelage zurück.
Beim Unterbrechen des Stromes wird der umgekehrte Vor­
gang eingehalten wie beim Schließen. Es entfernt sich zuerst f
von h durch Einschalten des Widerstandes r den Strom schwächend,
worauf der Strom bei fe gänzlich unterbrochen wird.
Durch die Wahl der Stiftzahl kann dieser Kontakt auch zum
Minutenkontakt ausgebildet werden, doch empfiehlt er sich nicht
seiner kurzen Zeitdauer wegen zum Betriebe von Nebenuhren ver­
wendet zu werden.
Der Aufzug von A. W imbauer (Fig. 251) trägt den Mag­
neten auf dem Werkgestelle seitlich befestigt Der Antrieb des
Werkes erfolgt durch ein Gewicht g, das an einem Hebel dreh­
bar um die Minutenradachse angeordnet ist und mit einer Sperr­
klinke in das am Minutenrade befestigte Sperrad greift.
Dieses wird durch das Gewicht angetrieben und durch das
sonst normal ausgeführte Gehwerk der Uhr im geregelten Ablaufe
erhalten. Nach einer bestimmten Zeit drückt ein Stift des Gewichts­
hebels auf Ii, wobei dieser Hebel beiseite geschoben wird und
den Kontakthebel u freigibt, welcher infolge seiner Schwere auf
die Kontaktschraube y fällt, und einen Strom schließt, der den
Magneten erregt Der Anker a wird angezogen und bewegt
da er mit dem Hebel m fest verbunden ist, diesen mit der Schraube
—
269
—
z nach aufwärts, wobei das Gewicht erfaßt und gleichfalls empor­
geschleudert wird. Die Schraube z, die durch eine Bohrung des
Hebels u geht, reißt dabei diesen von der Kontaktschraube ab
Fig. 251.
und unterbricht den Stromkreis. Hierbei stellt sich der Hebel 1
durch Federkraft unter den Hebel u und verhindert dessen Her­
unterfallen auf die Kontaktschraube y. Das Gewichtchen k wird
durch den Hebel m gleichfalls emporgeschleudert und bewirkt
durch sein Herunterfallen auf den Hebel, das Abreißen des Ankers
vom Magneten, für den Fall, daß dieser infolge Remanenzerschei­
nungen am Magneten haften bliebe.
Fig. 252.
—
270
—
Der R ieflersche A ufzug ist sehr einfach gehalten und
zeichnet sich durch ungemein sichere und präzise Funktion aus
(Fig. 252.)
Auch hier erfolgt der Antrieb durch das Schwergewicht,
welches ein um die Radachse drehbarer Hebel mittels Sperrkegel
und Sperrscheibe auf diese ausübt
Fig. 253.
Der Gewichtshebel g trägt nach unten eine Feder c, welche
beim langsamen Sinken während des Ablaufes auf die Kontakt­
stelle des Hebels h kommt, und einen Strom schließt, der den
Magneten erregt.
Der Anker auf dem Hebel h wird angezogen, wobei dieser
nach aufwärts schnellt, den Gewichtshebel g mitnehmend. Wenn der
Hebel h eine gewisse Höhe erreicht hat, drückt er durch den
271
isolierten Stift i die Kontaktfeder c von dem leitenden Teil des
Hebels h. Infolge der Einwirkung des Sperrkegels e bleibt Hebel
g in der gehobenen Stellung und nimmt das Sperrad und damit
auch das Laufwerk der Uhr, in dem durch die Hemmung geregeltem
Ablaufe mit, bis er den Hebel h erreicht und neuerdings an diesem
den Stromkreis schließt, um den Aufzug zu betätigen.
Fig. 254.
Eine auf ähnlichem Prinzip beruhende Aufzugsvorrichtung
für starke Normaluhren ist in der Abbildung 253 und 254 ersicht­
lich. Zum Antriebe in dieser Uhr dient ein in Intervallen von
einer Minute unter Einwirkung eines Elektromagneten stehender
Eisenanker E, welcher an einem horizontal gelagerten Hebel H
befestigt ist und vermittels einer gleichfalls auf diesen Hebel ge­
lagerten Sperrklinke Sj einen Zug auf ein an der Minutenradwelle
—
272
—
befestigtes Sperrad ausübt, welches seinerseits den Druck in der
Drehrichtung des Minutenrades auf dieses überträgt und dadurch
das Gehwerk in Gang erhält. Dieses Sperrad besitzt 60 Zähne;
es wird also in jeder Minute der Zahn, an welchem die Sperrklinke
greift, in die Stellung kommen, welche der vorhergehende Zahn vor
Ablauf dieser Minute eingenommen hat. In diesem Augenblicke wird
vom Uhrwerk ein Kontakt ausgelöst, der einen elektrischen
Strom in den Magneten sendet, durch dessen Einwirkung der
Eisenanker und mit diesem der Hebel und die Sperrklinke ge­
hoben wird, welche in den nachfolgenden Zahn eingreift und
diesen bis an die Stelle des vorhergehenden führt, worauf sich
das Spiel wiederholt. Der zur Auslösung des Kontaktes dienende
Apparat besteht aus zwei um einen gemeinsamen Drehungspunkt
drehbaren Winkelhebel h, und h*, von welchem der eine auf einer
in Zapfen gelagerten Achse befestigt, während der andere mit
einem Führungsrohre auf derselben aufgesteckt ist. An dem auf
der Achse festen Winkelhebel h, ist der horizontale Arm zu einer
Sperrklinke ausgebildet, welcher in das auf der Minutenradwelle
sitzende Sperrad' greift. Er wird also bei der Bewegung dieses
Rades, über die Zahnrücken des Sperrades gleitend, langsam ge­
hoben, und, wenn er über die Zahnspitze gelangt ist, in die nächste
Lücke fallen. Diese Bewegung überträgt er auf seinen anderen
Arm, welcher am untersten Ende ein Kohlepräparat Ki trägt.
Gegenüber dem senkrechten Arm des Winkelhebels, welchen
wir jetzt besprechen, liegt ein gleicher mit dem Kohlepräparat Ks
des zweiten Hebels derart angeordnet, daß sich beide Kohleprä­
parate in dem Falle berühren können, wenn die horizontale Sperr­
klinke in eine Lücke des Sperrades fällt. Der zweite Arm dieses
Winkelhebels h2 ist außerhalb des Gestelles an dem Rohre in
horizontaler Lage befestigt und liegt infolgedessen gedeckt unter
dem entsprechenden Arm des ersten.
Der vordere Hebel trägt eine Schiaube z, auf welcher der
rückwärtige derart ruht, daß, wenn der erstere infolge Bewegung
der Sperrklinke gehoben, diese Bewegung auf den letzteren über­
tragen wird.
Es wird also mit diesem Arme eine analoge Bewegung der
beiden Kohlenträger K, und Ks erfolgen. Am Gestelle befinden
sich zwei unter steter Einwirkung der Gegenschwünge Gi und G*
-
273
—
stehende vertikale Hebelchen M] und M2, welche durch die
Schrauben N, und N2 am Pendelarm abeim Schwingen des Pendels­
abwechselnd aus ihrer durch Stifte begrenzten Ruhelage bewegt
werden. Senkrecht über den Drehungspunkten dieser Hebel
befinden sich in den bereits beschriebenen horizontalen Armen hi
und h2 Stifte, welche sich, wenn die beiden Arme infolge Bewegung
des Sperrades die Höchstlage erreicht haben, derart über den beiden
Hebelchen befinden, daß keiner der beiden Arme 1^ und h2 bei Ruhe­
lage der Hebelchen M, und M2, auch wenn der unterstützte Zahn des
Sperrades sich von der Sperrklinke entfernt hat, herunterfallen kann.
Es beginnt nun folgendes Spiel: Wir nehmen an, die Pendel­
schwingung erfolgt von links nach rechts, es würde also Hebel
M2 vom Stift des Armes h2 weggedrückt. Bei dieser Schwingung
bleibt der Kontakt unverändert, da h2 auf der bereits erwähnten
Schraube Z des Hebels 1^ liegt, welcher seinerseits wieder unter­
stützt wird vom Hebel M,. Es wird nun bei Rückschwingung
des Pendels vorerst M2 seine Ruhelage unter dem Arm h2 ein­
nehmen, hernach durch Schraube Nj Hebel Mi aus seiner Ruhe­
lage gedrückt. Hierbei wird der Stift des Armes ht freigegeben.
Der Arm bewegt sich nach abwärts, die gleiche Bewegung führt
der mit diesem Hebel und der Sperrklinke verbundene Kohlen­
träger K! aus, wodurch er auf K2 zu liegen kommt. Durch diese
Berührung wird der Strom geschlossen und sowohl die Aufzugs­
vorrichtung als .auch die in den Stromkreis eingeschalteten Neben­
uhren betätigt. Bei Rückschwingung des Pendels kommt Mt zur
Ruhe, während M. aus der den Arm h2 unterstützenden Lage ge­
führt wird, wobei sich derselbe nach abwärts bewegt und Kj sich
von K2 entfernt, den Strom unterbrechend. Durch das langsame
Heben der beiden Arme hi und h2 durch die Sperrklinke kommen
die an denselben befestigten Stifte wieder über den Hebel Mi und
M-. zu liegen, bis nach Verlassen des Sperrzahnes vom Kegel die
Auslösung neuerdings erfolgen kann.
Die Uhren von H einrich C o hen jun. haben die auf Seite 137
beschriebene Magnetanordnung, welche sich durch eine ungemein:
starke Kraftäußerung auszeichnet. Der Eisenanker Et geht mit zwei
Schenkeln in die Spulen S und Si (Fig. 255) und betreibt durch
sein Eigengewicht, welches mit dem Hebel H durch ein Zahn­
segment auf das Minutentrieb wirkt, das Laufwerk.
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
18
-
274
-
In dem beweglichen Eisenanker Ei ist eine kleine Säule F
eingeschraubt, auf welcher ein isolierter Konus J, eine Kontakt­
hülse K mit einer Kontaktscheibe K] stecken, die dem Drucke
einer kleinen Spiralfeder ausgesetzt sind.
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J
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Fig. 255.
Links und rechts dieser Hülsen stehen die beiden Kontaktfedeni, die im aufgezogenen Zustande der Uhr in der isolierten
— 275 —
Nute der Hülse J liegen. Ihre Spannung ist genügend groß, daß
sie beim Sinken des Eisenankers die Hülse J zurückhalten, wo­
durch die Kontaktscheibe den unteren, isolierten Rand‘ der Hülse
berührt und dort aufgehalten wird.
Im Weiterschreiten der Bewegung wird durch das Festhalten
der Hülse J die Feder gespannt und die am oberen Ende der
Säule F befindliche Mutter die Kontakthülse K nach unten drücken,
die ihrerseits die Hülse J vor sich herschiebt, bis beide Federn
G und Gi über den Rand der Nute derselben gleiten. Nun wird die
Hülse nach abwärts geschleudert und gleichzeitig legen sich die
beiden Federn an die Kontaktscheibe an und schließen den Strom.
Der Magnet zieht nun den Anker an, wobei sich vorerst die
Federn von der Kontaktscheibe abheben und nur durch ihre Be­
rührung mit dem konischen, leitenden Teile Jx der Hülse J Kontakt
geben, bis durch das Weiterschreiten der anziehenden Be­
wegung die Federn in die isolierte Nute der Hülse J einschnappen
und den Strom unterbrechen.
Da sich stets wechselnde Stellen der Kontaktteile dem Stromübergange bieten und der Druck der Federn ein größerer sein
kann, ist die Funktion eine äußerst sichere.
Der Aufzug von D. P e rre t zeichnet sich wesentlich durch zwei
Momente aus: die Kontaktanordnung und den Aufzugsmagneten.
Der Antrieb erfolgt hier im Gegensätze zu den bereits besprochenen
Einrichtungen durch eine gespannte Feder f (Fig. 256), die am
Arme at eines dreiarmigen Hebels wirkt.
Das Ende a3 dieses Hebels trägt die Sperrklinke b, die in
das Sperrad n eingreift. Dieses Rad sitzt auf der Minutenradswelle und überträgt den Druck der Feder f auf das Laufwerk.
Dieses unterscheidet sich einschließlich der Hemmung in keiner
Weise von dem einer anderen Uhr.
Dem Sperrkegel bi gegenüber befindet sich eine Kontakt­
feder 1, welche durch das Zwischenstück k auf den Rücken des
Sperrkegels wirkt und beim Sinken desselben, sich an das Kontakt­
stück m anlegt, einen Vorkontakt schließend. Mit dem Vorwärts­
schreiten des Sperrkegels bi und der damit zusammenhängenden
Drehung des Rades n wird der feste Sperrkegel b2 aus den
Zähnen des Rades n herausgehoben, wobei der Haken c der
Sperrklinke, die Kontaktfeder d von dem Kontaktstücke e abhebt,
18 *
-
276
-
so daß sie sich von e schon entfernt hat, wenn die Feder 1 auf
liegt. Ist das Rad n um eine volle Zahnteilung weitergerückt,
fällt der Kegel b* in die nächste Zahnlücke, c gibt d frei, d be­
rührt e und durch den damit erfolgenden Stromschluß wird der
Anker h des Magneten angezogen, die Schraube i drückt auf at
und hebt a^ mit der Sperrklinke b,, die im Momente, wo sie in
die nächste Zahnlücke einfällt, durch das Zwischenstück die Feder
I freigibt und dadurch den Kontakt unterbricht. Die Feder f ist
wieder gespannt und wirkt treibend auf das Laufwerk.
Fig. 256.
Das Wesentlichste am Magneten liegt in der Ausnutzung
der Induktion durch seine eigentümliche Form, weshalb diese Uhren
mit ganz schwachen Strömen funktionieren.
Der Aufzug erfolgt sehr rasch, so daß sich ein äußerst ge­
ringer Stromverbrauch ergibt.
Am Aufzuge H. Aron schwingt ein Eisenanker a zwischen
den Polschuhen eines Elektromagneten h (Fig. 257), der nur mit
einer Spule i versehen ist
— 277 —
Der Drehungspunkt des Ankers fällt mit dem eines viel­
zahnigen Sperrades zusammen, in dessen Zähne ein am Anker
gelagerter Sperrkegel eingreift und dieses bei seinen Schwingungen
mitnimmt. Ein zweiter Sperrkegel, der am Gestelle befestigt ist,
verhindert die rückgängige Bewegung des Sperrades.
Fig. 2.Y7.
Der Anker steht unter der Einwirkung einer Feder F, welche
ihn in jener Richtung betätigt, in der er das Sperrad mitnehmen
und damit das Uhrwerk treiben muß. Wenn er einen gewissen
Weg zurückgelegt hat schließt er einen Kontakt, wobei der Magnet
erregt wird, den Anker zurückschwingen läßt und hierbei den
Strom unterbricht.
Die Feder wurde damit neuerlich gespannt und wirkt in
der beschriebenen Weise auf das Gehwerk der Uhr.
Der Kontakt besteht aus einer gabelförmigen Kippe mit den
beiden Armen b und c, zwischen denen sich der Kontaktstift d
des Ankers bewegt. An der Kippe wirkt ein Federzug, der
in einer gewissen Stellung der Gabel gerade durch deren Drehungs­
punkt geht. Wird die Gabel nur etwas über diesen toten Punkt
hinübergeführt, so wirkt sie in gleicher Richtung drehend auf die
Gabel ein. Die Zugwirkung der Feder macht sich daher nach
zwei Richtungen geltend. Der Gabelteil b ist leitend, der Teil c
-
278
isoliert. Nehmen wir an, die Uhr geht und war soeben aufgezogen
worden, so liegt der Kontaktstift d auf dem isolierten Gabelteile
und führt ihn bei seiner Ablaufbewegung vor sich her. Damit
gelangt die Gabel in ihre tote Stellung, überschreitet diese und
die Feder wirkt nun in derselben Richtung antreibend auf sie, so
daß sich das isolierte Gabelende von dem Kontaktstift entfernt
und dafür der Gabelarm a anlegt, wodurch der Strom geschlossen
und der Magnet erregt wird. Der Anker schwingt zurück und
nimmt mit dem Kontaktstift durch Druck auf den leitenden
Gabelteil die Gabel mit, führt sie über den toten Punkt, worauf die
Feder in der Antriebsrichtung wirkend, deft leitenden Gabelteil
vom Stift d entfernt und den isolierten dafür zur Berührung bringtDer Kontakt ist unterbrochen und die Ankerbewegung kehrt sich
um, den isolierten Teil c vor sich herbewegend.
Diese Aufzüge sind außerhalb des Uhrwerkes montiert und
stehen mit diesem durch Kegelradsübersetzung in Verbindung.
Fig. 25".
Auch der Antrieb der Uhren der Firma Möller wird durch
die Spannkraft einer Feder bewirkt, welche den Anker eines
Elektromagneten beeinflußt und durch ein Gesperre auf das Lauf­
werk übertragen wird.
-
279
-
Der Eisenanker schwingt zwischen den Polen eines Elektro­
magneten, wodurch eine ziemlich ausgiebige Bewegung erzielt
wird. Um dem Anker einen gewissen Schwung zu verleihen,
gehen zwei an ihm befestigte Säulen durch entsprechende Schlitze
der Platine und werden außerhalb dieser durch einen längeren
Hebel verbunden, dessen Enden durch Gewichte beschwert sind.
Fig. 258.
Die Kontakteinrichtung besteht aus einem an dem Gewichts­
hebel angeschraubten Arme mit dem Kontaktstift 1 (Fig. 259, Fig.
260 und Fig. 261), ferner aus einem an dem Uhrgestell beweg­
lichen Doppelhebel 4 und 5 der vom Gestelle isoliert ist.
Fig. 259.
Fig. 260.
Fig. 261.
Denken wir uns, die Uhr wäre gerade aufgezogen worden,
so finden wir die Stellung der Kontaktteile in Fig. 261 illustriert.
Der Hebel 2 macht die Bewegung des Ankers in der Pfeilrichtung
mit und drückt auf die schiefe Fläche des Isolators 3 des Hebels
5, diesen hebend.
Nach einer gewissen Zeit steht der Stift unter der rückwärtigen
Kante des Isolierstückes und läßt dieses im nächsten Momente
abfallen, so daß der Kontakthebel 4 auf den Stift 1 fällt und den
Strom schließt. Fig. 259. Der Anker schwingt und macht die
der Ablaufsrichtung entgegengesetzte Bewegung (Fig. 260) in der
Pfeilrichtung, wodurch sich der Kontaktstift zwischen das Isolierstück
und die Kontaktfläche des’ Hebels 4 schiebt, bis er im weiteren
Vei laufe seiner Bewegung beide verläßt und dadurch den Strom
unterbricht. Die Uhr ist aufgezogen und das Spiel des Ablaufes
bis zum Kontaktgeben wiederholt sich, worauf der Aufzug neuer­
lich erfolgt.
Um die Anwendung polarisierter Magnete zu ermöglichen,
ist ein rotierender Kontakt erforderlich. Beide bringen gewisse
Vorteile mit sich, die sich in einem sicheren Funktionieren aller
Teile äußern.
-
280
-
D iese Einrichtungen wurden von der Firm a C . Bohmeyer in
ihren Uhren vereinigt (F ig . 262 und 263). Natürlich ist für den Kon­
takt ein eigenes Laufwerk erforderlich, das, gleich dem Gehwerke
von einer Feder angetrieben wird.
A ls Motor dient ein doppeltes Magnetsystem, dessen Schenkel
so angeordnet sind, daß je zwei diagonal gegenüberstehende mit­
einander verbunden sind. Ein Anker in der Form eines doppelten
Segmentes schwingt über den Polen und wird von diesen so
beeinflußt, daß er durch das wechselnde Einschalten der Magnete
eine drehende Bewegung ausführt. D ie Schaltung des Apparates
geht aus der Fig. 263 hervor.
D iese rotierende Bewegung überträgt sich durch Kegelräder
oder Kronrad und Trieb auf das Federhaus F i, welches am Minutenrad
beweglich befestigt ist. D ie rückgängige Bewegung des Ankers
verhindert die Sperrklinke b, welche hinter einem der vier Stifte des A n­
kers einfällt. D a s Minutenrad greift in das Trieb des Kleinbodenrades
und in ein auf dem Federhause F* aufgesetztes Rad ein, so daß
—
281
—
Fig. 263.
beim Ablaufe des Gehwerkes das Federhaus F2 des Laufwerkes
gedreht und die darin befindliche Feder gespannt wird. Das
Lauf- und Kontaktrad dieses Federhauses trägt zwei Stifte, die
in einem mehrzackigen Stern, der an der Minutenradwelle sitzt,
greifen. Fig. 264. Sebald dieser Stern eine gewisse Stellung er-
Fig. 264.
reicht hat, wird ein Stift frei und das Kontaktrad macht eine halbe
Umdrehung, worauf sich der zweite Stift an der nächsten Zacke
des Sternes stellt und mit dieser weiterdreht. Da auf der Welle
des Kontaktrades ein Exzenter sitzt, macht dieser die Bewegung
mit und berührt abwechselnd bei jeder halben Umdrehung die
linke und die rechte Kontaktfeder g2gi (Fig. 263), wodurch der Strom
abwechselnd die beiden Magneten erregt, jedesmal deir Anker um
90° nach vorwärts dreht und die Feder des Gehwerkes wieder nach­
spannt.
—
282
Fig. 265.
Fig. 266.
—
—
283
-
Die Normaluhr von Th. W a g n e r in Wiesbaden mit Selbst­
aufzug (Fig. 265) wird durch Gewichte betrieben, die an einer end­
losen Kette hängen. Der Kontakt wird gleich dem der Bohmayer
Uhr von einem separaten Laufwerk betätigt. Der Motor für den
Aufzugsmechanismus besteht aus einem schwingenden Z-förmigen
Anker a, der zwischen den Polen e und d eines Elektromagneten
drehbar gelagert ist. Fig. 266. Auf seiner Achse sitzt beweglick
ein Stirnrad i, auf dem ein Sperrad k aufgeschraubt ist, das durch
einen am Eisenanker drehbaren Sperrkegel f von diesem in einer
Richtung mitgenommen wird, während die Rückbewegung des
Eisenankers, die durch das Gewicht c bewirkt wird, leer erfolgt.
Der Eisenanker befindet sich zwischen den Polschuhen in
einer Lage, daß er, wenn er den Einfluß derselben unterworfen ist,
eine Schwingung von 60° ausführt.
Das Rad i greift in zwei Räder g und h ein, welche auf
der Welle eine Kettenrolle tragen.
Das Rad h wird an der rückgängigen Bewegung durch eine
Sperrklinke b gehindert.
ln Fig. 267 ist eine schematische Ansicht des Kettenlaufes
beim Aufzug gegeben.
284
—
D arnach bewegen sich die endlosen Ketten während des Auf­
zuges in der Richtung der Pfeile S, wobei der Z u g auf die Uhrwerks­
walzen Oi und ot nicht unterbrochen wird, weil der zweite Teil
der Kette der Flaschenzüge von diesen über die Uhrwerkswalzen
geht. D er Gew ichtszug, der natürlich an beiden Kettenteilen wirkt,
wird diese W alzen also auch während des Aufziehens drehend
beeinflußen können. Beim Ablaufen bleibt der über die Aufziehungswalzen r, und rs gehende T eil der endlosen Kette in Ruhe,
weshalb zufolge des Gew ichtszuges unter der hemmenden Ein­
wirkung der Ablaufregler sich die Uhrwerkswalzen Oi und o; drehen.
Bei den Normaluhren von T h . W a g n e r ist die Kontaktein­
richtung für polarisierende Ströme konstruiert und wird in Zeit*intervallen von je einer Minute geschlossen (siehe Normaluhren), so
daß in den Stromkreis auch Nebenuhren eingeschaltet werden können.
Turmuhraufzfige.
Unter den automatischen Aufzugsvorrichtungen für Turm ­
uhren nehmen unstreitig die durch das Umlaufräderwerk bewirkten
den ersten Platz ein.
Fig. 268.
Fig. 268 stellt einen solchen M echanism us dar, welcher in
das Bodenrad eingebaut is t B ist das Bodenrad, welches, wie
im Schnitte ersichtlich, mit der W elle fest verbunden is t Bei
dieser Anordnung entfällt das Gesperre und es folgt auf das
Bodenrad sofort die W alze, die mit den beiden Deckeln D i und
D , auf der W elle beweglich sitzt. K i und K , sind zwei Klöben,
—
285
welche eine feste Achse führen, die in ihrer Mitte durchbohrt ist, so daß
die Bodenradachse hindurchgeht. Hinter dem Deckel Di ist ein
Kegelrad R4 auf der Welle des Bodenrades verstiftet und macht
die Bewegung desselben mit. Auf der Welle W sitzen zwei
kleinere Kegelräder Ri und R.., die in R4 eingreifen. Ein dem
letzten gleiches Kegelrad R3 ist mit einem Schneckenrad ver­
schraubt auf die Bodenradswelle beweglich gesteckt und kommt
mit den Rädern Ri und R. in Eingriff. Endlich ist S die Schnecke,
die mit dem Motor gekuppelt ist und das Schneckenrad N treibt.
Nehmen wir an, die Uhr wäre abgelaufen und der Motor
eingeschaltet, so dreht sich die Schnecke und durch sie das
Schneckenrad N. Dieses nimmt das Kegelrad R3 mit. Da das
Kegelrad R4 mit dem Bodenrad verbunden ist, gibt es einen Stütz­
punkt ab und es drehen sich die, durch das Rad R3 bewegten
kleinen Kegelräder Rj und R* um das Rad R4 herum. Hierbei
nehmen sie die Walze, welche mit den Lagern von Rj und R2 fest ver­
bunden ist, mit und ziehen das Gewicht auf. Da R4 einen Stützpunkt
bildet, ist es interessant den Druck und seine Wirkung zu kennen.
Wenn das Gewicht aufgewunden wird, findet der Druck, der
bei dieser Bewegung dem Stützpunkt b erteilt wird, in entgegen­
gesetzter Richtung statt, also im Sinne der Drehrichtung des Boden­
rades, Die Größe des Druckes ist abhängig von der Größe des
Widerstandes der Arbeit, die geleistet wird, also gleich dem Zug
des Gewichtes, weshalb bei dieser Anordnung keine Störung ein-
Fig. 269.
—
286
-
tritt, selbst wenn es das Bodenrad eines Schlagwerkes wäre, das
während des Aufziehens zum Schlagen anfangen würde.
Nachdem das Aufziehen beendet und der Motor ausgeschaltet
ist, steht die Schnecke und das Schneckenrad ruhig, das Gewicht
wirkt aber durch Zu g auf die W alze und bewegt diese, also auch
die an ihr gelagerten Kegelräder Ri und Rs . Kegelrad Rs steht
durch das Schneckenrad fest, so werden die kleinen Kegelräder
R] und R in Rotation versetzt und übertragen diese Bewegung
auf das Kegelrad R 4 und mit diesem auf das Bodenrad.
Fl?. 270.
— 287
Der Zug des Gewichtes äußert sich daher auf das Boden­
rad, ohne daß dieses ein Gesperre zur Verbindung mit der Walze
nötig hätte.
ln ähnlicher Weise ist die Vorrichtung aus der Turmuhren­
fabrik E. N e h e r s S ö h n e . Nur werden hier Stirnräder verwendet,
die den Mechanismus wesentlich vereinfachen. Fig. 269.
Das Bodenrad sitzt wie im ersten Falle auf der Welle fest
und trägt verschraubt ein Stirnrad 0 2. Die Walze sitzt beweglich
auf der Bodenradswelle. An einer Stelle sind die beiden Walzen­
deckel Ü! und D2 durchbohrt für eine durchgehende Welle, die
am Bodenradsende das Trieb Ta und am anderen Ende das
dem Rade, 0 2 gleiche Stirnrad Oi trägt. Das Trieb T2 greift in
0 2 während ein mit dem Schneckenrade N verbundenes Trieb Tj,
das gleichfalls beweglich auf der Welle sitzt, in Oi greift.
Beim Aufziehen dreht sich N und mit ihm das Trieb T ! ,
welches auch Oi und T2 in Drehung versetzt. Da 0 2 mit dem
Bodenrade stille steht, läuft T2 um 0 2 herum, die Walze mit­
nehmend und das Gewicht hebend.
Beim Ablaufen steht Ti still, und deshalb muß Oi und T2
herumlaufen, wobei es durch das Trieb T2 das Stirnrad 0 2 und
damit das Bodenrad B mitnimmt. Auch hier entfällt Kontragesperre
und Gesperre.
Die Schaltvorrichtung für den Motor wird beim Einschalten
von der Gehwerkswalze betrieben.
Fig. 271
288
Fig. 272.
—
—
289
-
Der Schalter besteht aus einem oberen, federnden Kohlenhalter
und einem unteren, drehbaren (siehe Fig. 270 linke Seite des Werkes).
Der untere Kohlenhalter ruht mit einer Rolle auf einem
grobzahnigen Rade, so daß er je nach der Stellung desselben
zwischen den Zähnen eingefallen ist, in welcher Stellung sich die
Kohlen nicht berühren oder auf einem der breiten Zähne liegt,
wobei er gehoben ist und die Kohlen durch Berührung den Stromüb£rgang ermöglichen.
Auf diesem Schaltiade sitzt ein Sperrad mit der doppelten
Zahnzahl. In dieses greift ein Sperrkegel ein, der am Ende eines
Armes des dreiteiligen Hebels sitzt.
Der aufrechte Arm dieses Hebels fällt mit einer Nase, nach
je einer Umdrehung der Schlagscheibe in eine daselbst angebrachte
Nut, wobei der Sperrkegel das Schaltrad um eine halbe Tei­
lung nach vorwärts bewegt und durch Heben des Kohlenhalters
den Strom schließt. Auf der Rückseite des Werkes (Fig. 271) be­
findet sich ein Schaltrad, das bei jeder Walzenumdrehung um eine
Teilung verschoben wird, nach 12 Umgängen drückt ein Stift auf
einen Hebel, der seinerseits den dreiarmigen Schalthebel derart
betätigt, daß das Schaltrad um eine halbe Teilung verschoben
wird, den Kohlenhebel abfallen läßt und den Strom unterbricht.
Der automatische Turmuhrenaufzug von Schwilgue & Ungerer
(Fig. 272 bis Fig. 276) ist eine Anwendung des Umlaufräderwerkes,
Saunier, Lehrbuch der U hrm acherei. Bd. 5.
19
—
290
—
wobei dieses außer mit einem an der W alzenwelle befestigten Auf­
zugsrade noch mit einem Trieb des Laufwerkes in Verbindung steht
h ist das an der W alzenwelle festgestellle Aufzugsrad, 1 das
mit dem Triebe k auf derselben W elle lose steckende Schneckenrad,
das durch die Schnecke y transportiert wird.
D a s große Rad i trägt die Umlaufräder o und n und zwar
greift o in das Trieb k des Schneckenrades, n in das Aufzugs­
rad h, während i selbst in ein an der ersten Laufwerkradsachse
steckendes T rie b q greift
D a s große Rad i wird durch dieses Trieb beim Aufziehen
festgehalten, so daß durch das Drehen des Triebes k infolge dei
Radübersetzung k o — nh die W alze gedreht und das Seil aufge­
wickelt wird.
Fig. 276.
N ach erfolgtem Aufzuge wird der Motor ausgeschaltet, das
Schneckenrad steht still.
—
291
-
Beim Ablaufen muß sich das Umlaufräderwerk mit der Walze
mitbewegen, indem das an der Laufradachse befestigte Trieb
dem Rade i dieselbe Drehrichtung erteilt, als das Bodenrad hat.
Durch passend gewählte Zahnzahlen wird das Übersetzungs­
verhältnis des Umlaufräderwerkes so gemacht, daß das Rad o
um das Trieb k herumläuft, ohne dieses drehend zu beeinflussen.
' Alle die vorgenannten Aufzüge leiden an dem Umstand, daß
sie in alte Werke nur nach Umgestaltung derselben eingebaut
werden können. Häufig wird man aber vor die Aufgabe gestellt
zu einer Uhr alten Systems einen Automaten zu bauen, an der
sich eine Umgestaltung nicht durchführen läßt. Dann empfiehlt
sich nachfolgende Einrichtung.
Es sei hier aber von vornherein darauf hingewiesen, daß
dort, wo anwendbar, doch stets die Aufzüge mit Umlaufräderwerk
vorgezogen werden sollen.
Fig. 1, Tafel VIII stellt die Einrichtung des Automaten für ein
Stundenschlagwerk dar. Aus der Abbildung ist schon ei^ichtlich, daß
der gesamte Mechanismus außerhalb des Uhrwerkes zu liegen
kommt und mit diesem nur durch Ketten V! und v2 verbunden
ist, die über Kettenräder k! und k2 laufen, welche an den Auf­
zugsvierecken angebracht sind.
Der im Bilde nicht dargestellte Elektromotor treibt durch
Ketten oder Riemetf die Schneckenwelle d an, die ihrerseits das
Schneckenrad a transportiert. Auf der Welle des Schneckenrades
sitzen zwei Exzenter b2 und bi fest, die durch Exzenterringe und
Pleuelstangen tj und t2 die beweglichen Arme St und S2 in
Oszillation versetzen. Die Arme Si und S2 sitzen auf der Welle
des Sperrades q! und q2 beweglich und treiben durch die Sperr­
klinken O! und o2 die genannten Sperräder.
Auf der Welle des letzteren sitzen noch die Kettenräder, die
durch Ketten mit den Kettenrädern der Aufzugsvierecke verbunden
sind. Daraus ergibt sich, daß beim Laufen des Motors die Walzen
des Uhrwerkes wx und w2 stoßweise, im Rythmus der Exzenterbewegung gedreht werden und das Seil aufwickeln.
Dies geschieht so lange, bis eine der Gewichtsrollen ri
oder r2 eines so an der Decke angebrachten Fallbretter ft oder f2
drücken und langsam heben, wobei das Zugseil Z i oder Z* ge­
spannt wird und an den Hebeln ni oder n2 wirkt. Diese geben
19*
—
292
—
dem Zuge nach und heben sich, wobei sich die Nase I, bezw. II
solange vorschiebt, bis sie durch den zurückgehenden Sperrkegel
erfaßt und beim Vorwärtsgehen desselben mitgenommen wird.
Hierbei hebt sich der Ansatz mj bezw. m.. des Hebels n und
kommt auf die Rast 1| oder I* zu liegen.
Die Sperrklinke gleitet nun auf dem glatten zum Mittelpunkt
konzentrischen Rand des Hebelsegmentes nt oder n*.
Der Aufzug für den einen Teil des Werkes ist somit unter­
brochen. Beim zweiten Teile erfolgt er noch so lange, bis durch
Einwirkung der Gewichtsrolle auf das Fallbrett und durch dieses
mit den Zugseil auf den zweiten Hebel, auch diese Kupplung ge­
löst ist.
Als Stromschließer für den Motor dienen die isolierten Silber­
stücke 1|1» auf den Hebeln i,i* und m, ms auf den Hebeln ni und
n2, ii und is stehen durch schwache Ketten mit dem Anker h
des Elektromagneten e in Verbindung und werden durch Erregung
des Magnetin so bewegt, daß die Hebelenden m, und m* von
der isolierten Rast der Hebel i abfallen können.
Die Erregung des Auslösemagneten geschieht durch einen
Kontakt an der Schlagscheibe des Uhrwerkes, der alle 12 Stunden in
der Dauer von 10 Sekunden erteilt wird. Dieser Kontakt erregt
gleichzeitig ein Relais, welches auf diese Dauer den Stromkreis des
Motors schließt und dessen Angehen bewirkt. «Die Exzenter drehen
sich die Sperrklinken 0 | und o. werden nacheinander zurückgeführt
und stoßen mit ihren Gegenschwüngen derart an die Zapfen p,
und p , daß sie aus dem Segment n( und n_> herausgehoben
werden und diese ganz zurückfallen lassen. Nunmehr berührt
mil, und m,!*, beide Kontakte sind parallel geschaltet und ver­
mitteln nun den Strom zum Motor einen geschlossenen Leiter,
der Aufzug funktioniert.
Der Turmuhraufzug von C R ochlitz wird durch einen
Elektromotor mit Schneckenübersetzung bewirkt. Die Gewichte
hängen an endlosen Ketten (Fig. 277), die über die Kettenräder
gehen, ferner die Aufzugsräder übergreifen, ln der einen Schleife
der Kette ist der Flaschenzug des Gewichtes, in der anderen die
Rolle des Spanngewichtes. (Siehe auch Aufrug Th. Wagner.
Seite 283.) An jedem der drei Aufzugräder ist ein Schneckenrad
befestigt. Die durchgehende Schneckenwelle treibt alle Aufzug;-
—
293
Fig. 278.
—
294
—
räder gleichzeitig. Doch können alle drei Schnecken, die von
der Welle durch verschiebbare Mitnehmer angetrieben werden
auch einzeln abgestellt werden. Hierzu sind an den Gewichtsflaschenztigen die Nasen S, Si, S* angebracht, die bei aufgezogenen
Gewichten die Mitnehmer ausrücken.
Beim Ablaufen der Gewichte werden die Mitnehmer wieder
eingeschoben und können daher nach dem Einschalten des Kon­
taktes wieder aufgezogen werden.
Der Kontakt (Fig. 278) ist auf der Platte A montiert und
wird durch das Einschieben des Hebels d betätigt Die Aus­
lösung des Kontaktes erfolgt durch die Schlagscheibe des Viertel­
werkes, indem ein Stift den Arm b nach abwärts dreht und c mit
f in Berührung bringt. Damit der Hebel d nicht selbst nach ab­
wärts fällt schiebt sich die Sperrklinke e vor und wird, wenn das
Viertelgewicht mit s anstößt, aus seiner Lage geschoben, so daß
er fällt und den Strom unterbricht. Das Aufziehen der Gewichte
erfolgt stündlich einmal.
Normaluhren.
Unter cfen Normaluhren nehmen die Variationen jener Kon­
struktionen, die in Zeitintervallen von je einer Minute Kontakt
geben müssen, den weitesten Raum ein.
Es ist eben jene Form, welche den Bedürfnissen der großen
Allgemeinheit am anpassungsfähigsten ist, indem sie sowohl die
ökonomische Herstellung und den billigen Betrieb, wie auch die
im Verkehrsleben einzuhaltende Genauigkeitsgrenze ziemlich gün­
stig zu verbinden vermag.
Wissenschaftliche Institute, welche mit genauesten Zeitangaben
bei Beobachtungsinstrumenten und Registrierapparaten arbeiten
müssen, bedürfen natürlich Instrumente, bei denen die Kostenfrage
der Anschaffung und des Betriebes gegen den Zweck der Uhr
hintenangestellt werden muß, weshalb hier alle Grundsätze der
Wissenschaft dem Konstrukteur als Unterlage dienen sollen.
Diese Instrumente sind dann auch bei scheinbar einfacher
Ausführung Kunstwerke hohen Ranges.
—
295
—
Normaluhren für Minutenspringer.
Um die Getriebezahl dieser Uhren zu vermindern, baut man
sie häufig für Gewichts^ oder Federzug, die von Hand aus auf­
gezogen werden. Es entspricht das Werk im wesentlichsten dem
einer gewöhnlichen Uhr und erhält nur eine Kontakteinrichtung;
hinzu, welche von dem eigentlichen Gehwerke in bestimmten
ZeTtzwischenräumen betätigt wird. Die Kontakte werden in den
neueren Uhren stets als Schleifkontakte ausgeführt und zweck­
mäßig von einem eigenen Laufwerke betrieben.
Die Normaluhr von C. B o h m ey er ist für polarisierte Neben­
uhren bestimmt. Sie besteht aus einem normalen Gehwerk, dessen
Kleinbodenradstrieb durch die rückwärtige Platine hindurchgeht
Die Zahnzahlen sind so bemessen, daß das Trieb in jeder Minute
sich um einen Zahn weiterbewegt. (Siehe auch Auslösung des
Aufzugswerkes Bohmeyer. Fig. 265, Seite 281.)
Das Kontaktlaufwerk ist neben dem Gehwerk zwischen den
Platinen untergebracht und besitzt ein Kontaktrad, dessen Wellen
auf beiden Seiten der Platinen herausragt. Am Ende dieser Welle,
auf Seite der rückwärtigen Platine, ist ein zweiflügeliger Hebel, der
mit einem Arme in das Trieb des Kleinbodenrades greift und da­
her nach dem Vorwärtsschreiten desselben um je eine Zahnteilung
frei wird, wobei er unter dem Einfluße des Laufwerkes eine halbe
Umdrehung beschreibt, bis sich der zweite Arm des Hebels in
den nächsten Zahn des Triebes legt. (Vergleiche Kontaktanordnung
des Bohmeyer Aufzuges, Seite 280, 281.)
Auf gleicher Welle ist ein kleiner Flügel f (Fig. 279), auf der
Seite der vorderen Platine, der abwechselnd bei jeder halben Um­
drehung an einer der beiden Kontaktfedern a und b schleift.
Ein massives T-förmiges Zwischenstück c bietet bei unter­
brochenem Kontakte beiden Federn einen Stützpunkt.
Der positive Strom der Batterie wird durch eine Schleiffeder
der Welle des Flügels zugeführt, der negative Pol ist mit dem
Zwischenstück C verbunden. Rotiert der Flügel, so wird ab­
wechselnd die linke und die rechte Feder von ihrem Stützpunkte
abgehoben.
Die Klemmen dieser beiden Federn sind mit der Uhrleitung
verbunden, so daß der Strom abwechselnd in seiner Richtung
durch dieselbe geht.
—
296
Berührt f—b, so fließt der Strom der Batterie über f durch
b in die Uhrleitung über a in c und zum zweiten Pol xurück.
Fig. 279.
Bei der nächsten halben Drehung des Flügels in der darauf­
folgenden Minute fließt der Strom von f über a in die Uhrenlinie
und über 1 und c in die Batterie zurück.
Fig. 280.
Aus dem Schema geht hervor, daß die Nebenuhren im
Momente des Unterbrechens kurzgeschlossen sind, der Induktions­
strom sich daher unschädlich verlaufen kann. Da aber auch die
Batterie einen Moment kurzgeschlossen wird, ist es empfehlens­
wert, einen Widerstand einzuschalten, der den durchgehenden
—
297
-
Strom etwas herabsetzt. Die Firma C. Bohmeyer führt ihre Haupt­
uhren auch mit Selbstaufzug aus (Seite 279).
Auf gleichem Prinzipe beruht die Normaluhr von H. Ar o n ,
die noch mit seiner automatischen Aufzugsvorrichtung (Seite 277)
versehen ist. Fig. 280.
Die Hauptuhren von Th. W a g n e r besitzen gleichfalls ein
separates Laufwerk zum Antrieb des Kontaktes und werden für
eine und auch mehrere Linien eingerichtet. Fig. 281 stellt eine
Kontaktanordnung für 6 Linien dar, Fig. 1 Tafel VII eine Hauptuhr
mit dieser Kontakteinrichtung in einen Stehkasten montiert.
u©
wvwwwaT
Fig. 281.
Die 6 Uhrenlinien gig2g 3 g 4 g 5 und g6 haben eine gemein­
same Rückleitung, welche zur Kontaktfeder e führt. Die Zuleitungen
der 6 Linien führen zu den Federn 1,2,3,4,5 und 6, endlich sind
noch zwei Federn d und h, zwischen denen ein Widerstand ein­
geschaltet ist.
—
298
-
Der drehbare Kontaktteil besteht aus den zwei Halbringschienen a und b, die eine Erhöhung tragen. Zwei Schleifringe,
die von der Welle isoliert sind, stehen durch Schleiffedem mit den
beiden Batteriepolen in Verbindung und besitzen eine leitende
Verbindung mit a und b. Zwischen den Stücken a und b ist ein
zweiarmiger Flügel I und 11, der mit dem Schleifring C in Verbin­
dung steht.
ln jeder Minute macht das rotierende Kontaktstück eine halbe
Umdrehung, so daß der Reihe nach durch einer der beiden vor­
springenden Nasen von a und b sämtliche Federn 1—6 gestreift
werden.
Denken wir uns, dies geschähe durch die Nase von a, und
diese wäre mit dem positiven Pole der Batterie in Verbindung, so
ginge der Strom (die Feder e ist dann auf b) in die Linien und
durch die gemeinsame Rückleitung durch e in den negativen Pol
der Batterie zurück. Bevor aber jede der Federn 1—6 die Nase
verläßt, .kommt sie auf I und schließt die Nebenuhren kurz, so
daß der Induktionsstrom sich im geschlossenen Leiter verlaufen
kann.
Der Widerstand r ist vor der Batterie eingeschaltet, so daß
diese unter dem Kurzschlüsse nicht zu leiden hat.
Wird das Kontaktlaufwerk in der nächsten Minute ausgelöst,
so macht das rotierende Kontaktstück wieder eine halbe Um­
drehung.
Diesmal aber schleift die Nase b die Federn der Nebenuhrlinien, und die Feder e auf a, so daß in den Linien jetzt der
Strom in umgekehrter Richtung fließt
Diese Hauptuhren werden auch mit Selbstaufzug gebaut,
wobei die Einrichtung auf Seite 282 zur Anwendung kommt
Unabhängige Hauptuhren, welche sich selbst aufziehen, wur­
den bereits in früheren Kapiteln beschrieben, weshalb sie hier nur
kurz registriert werden. Es sind dies die Uhr von:
J. Hönisch, Seite 249,
A. Lang, Seite 254,
L. M. Engelhardt, Seite 258,
Stony & Küssling, Seite 259,
D.
Perret, Seite 275,
ferner das Werk auf Seite 270, 271, Abbildungen 253, 254.
—
299
—
Eine solche Uhr mit erweiterter Einrichtung soll noch im
nachstehenden beschrieben werden.
Diese ist als Normaluhr zum Anschluß an Starkstromleitungen
gebaut und besitzt eine Einrichtung, mittels welcher der Uhr eine
gewisse Gangreserve gegeben wurde, für den Fall, daß eine Strom•*
Fig. 282
Unterbrechung stattfinden sollte. Die Nebenuhren, die in der
Zwischenzeit stehen bleiben, werden dann beim Wiedereinschalten
des Stromes auf die richtige Zeit automatisch nachgestellt.
In Fig. 282 ist der Mechanismus dargestellt.
Der Antrieb erfolgt durch das Kleinbodenrad, welches auf
seiner Achse eine Walze mit |zwei Sperrscheiben trägt. Sperr-
—
300
-
scheibe f vermittelt den Transport des Kleinbodenrades, in die
Sperrscheibe e greift zeitweise eine Sperrklinke c, welche das Auf­
ziehen bewirkt. Dies geschieht durch den Eisenkern a des Sole­
noides, der durch ein Zwischenglied b mit dem rückwärtigen Arm
Cj des Sperrkegels c verbunden ist.
Im stromlosen Zustande drückt der Eisenkern durch sein
Eigengewicht den Sperrkegel, der im Arme d gelagert ist aus der
Sperrscheibe e heraus, so daß der Ablaufbewegung der Gewichts­
walze kein Hindernis in den Weg gestellt ist.
Damit dies ganz sicher stattfindet, ist ein kleiner Kolben Z
angebracht, der dem Hebel d als Stützpunkt nach unten dient.
Während also der Arm d schon in Ruhe gekommen ist,
führt ei noch eine kleine Bewegung bis zu seiner Begrenzung aus,
die den zweiten Arm c aus den Zähnen des Sperrades bringt.
Der Kontakt wird durch zwei Kohlen geschlossen, die an
zweiarmigen um eine gemeinsame Achse drehbaren Hebeln isoliert
befestigt sind. Der rückwärtige Hebel, welcher die obere Kohle
trägt, wird durch eine am Hebel I aufgesetzte Sperrklinke i ge­
halten.
Der Arm I dieses Hebels liegt auf einem Stiften O der Ge­
wichtsrolle, der andere nach aufwärts gerichtete Arm lt drückt
mit einem Stiften auf die Klinke i.
Beim Sinken des Gewichtes wird also 1, lj und i die Be­
wegung mitmachen, so daß] zur Zeit der Stahleinsatz S des
Hebels kt frei wird.
Die obere Kohle fällt auf die untere und schließt einen
Kontakt. Der Eisenkern wird nun eingezogen, wobei er c durch
b mitnimmt. Zuerst legt sich also c in eine Zahnlücke und da
hierdurch seine Bewegung um seinen eigenen Drehungspunkt be­
grenzt ist, dreht er sich mit. d upi die Achse, des Kleinbodenrades,
die Walze mitnehmend. Bei dieser Aufwärtsbewegung von d
führt sein zweiter Teil d, eine Bewegung von rechts nach links
aus und nimmt mit dem Sperrkegel g den Arm h( des Hebels h
mit. Beide Kohlen bewegen sich nach aufwärts, k| daher abwärts.
Die Bewegung geschieht gleichzeitig mit dem Heben des Ge­
wichtes. Der Flaschenzug nimmt den Hebel 1 mit, das Stahl­
prisma S wird daher die federnde Klinke i wegschieben, die dann
so einschnappt, daß k( wie in Fig. 282 arretiert bleibt
—
301
—
Die Spitze des Sperrkegels g schwingt im Kreisbogen III
IV, die Spitze des Hebels hi im Kreisbogen V VI. Diese Kreis­
bögen schneiden sich im Punkte X. An dieser Stelle wird der
Hebel h, frei und die Kohlen fallen daher auseinander, der Strom
ist unterbrochen und a sinkt nach unten.
Denken wir, der Strom wäre unterbrochen, der Kontakt
aber durch das Sinken des Gewichtes ausgelöst, so bleiben die
Kohlen beisammen. Die Uhr geht weiter fort, solange es die
Fallhöhe des Gewichtes erlaubt. Wird nun aber der Strom ein­
geschaltet, so wird zunächst der Kern eingezogen und die Hebel
vollführen die bereits beschriebene Funktion. Da aber, — weil
das Gewicht weit unten ist — der Hebel 1 nicht gehoben wird,
würden beide Kontakthebel gemeinsam abfallen und geschlossen
unten bleiben. Zu diesem Zwecke ist der Hebel r eingesetzt, der
nach dem Heben des Eisenkernes einschwingt und sich vor das
Prisma S stellt, daß dieses und der Hebel k! gehalten werden.
Es fällt nun die untere Kohle ab, den Strom unterbrechend. Der
Eisenkern sinkt und drückt auf r , , wodurch r nach links geschoben
wird, der Hebel k fällt ab und schließt neuerdings Kontakt.
Das Spiel wiederholt sich nun so oft, bis das Gewicht ganz
aufgezogen wurde und durch den Hebel 1 die Arretierung des
Kontakthebels vornimmt.
Da das Gewicht bei jedem Kontakt um jenes Stück auf­
gezogen wird, welches es in einer Minute abläuft, so ist die Zahl
der Kontakte der Minutenzahl gleich, in welcher der Strom unter­
brochen war. Die in diesem Stromkreis angeschlossenen Neben­
uhren springen daher auf die richtige Zeit ein.
Normaluhren für Sekundenkontakte.
Normaluhren mit Sekundenkontakt werden selten für Hand­
aufzug gebaut, da die Kontakte doch häufig vom Pendel er­
folgen, also der Betrieb elektromagnetisch gemacht werden kann.
Ein zweiter Grund hierzu ist im Zwecke dieser Uhren ge­
legen, der dann bedeutend näher erreicht werden kann, wenn
diese Uhren einem gleichmässigen Luftdruck ausgesetzt sind, wes­
halb man sie in luftdichtverschlossenen Kästen montiert, in welchen
302
der Luftdruck durch Auspumpen auf stets gleicher Höhe erhalten
werden kann.
Unter diesen Umständen müssen die Uhren mit Selbstaufzug
versehen sein.
Eine Normaluhr mit Gewichtszug ist die auf Seite 253 be­
schriebene Uhr von Osnaghi & Eger.
Uhren, in denen die sekundenweise erteilten Stromschlüsse
zum Antrieb des Pendels verwendet werden, sind von
H. Aron, Seite 256,
E. Bohmeyer, Seite 257,
Professor Irk, Seite 263
H. Cohen, Seite 264,
Pfeifer, Seite 265,
und eine, welche Stromanschlüsse zum Antrieb des Pendels nach
Bedarf erteilt von
Hipp, Seite 252 beschrieben.
e
—______ i.i »
Fig. 283.
Riefler bringt an seinen Uhren ein Rad auf der Gangrads­
welle an, welches 60 Sperrzfihne besitzt Ein Doppelhebel
(Fig. 283) ist zwischen den Platinen gelagert und greift mit dem
einen Ende, in welches ein halbrunder Stein gefaßt ist, durch
diesen in die Zähne des Sperrades. Der Hebel wird nun ab­
wechselnd auf der Spitze eines Zahnes stehen, darauf wieder in
die nächste Lücke fallen. Das andere Ende des Hebels fällt dann
immer auf eine Kontaktschraube und schließt durch ihre Berührung
einen Stromkreis, der entweder zur Betätigung ein es. Registrier­
apparates, einer Sekundennebenuhr, eines Sekundenklopfers zum
deutlichen Abhören der Sekunde bei astronomischen Beobach­
tungen oderj zum Synchronisieren von Nebenuhren verwendet
werden kann.
—
303
—
Zum Synchronisieren ist gewöhnlich nicht ein Sekundenkon­
takt erforderlich, sondern zum Beisp. für Sekundenpendel ein Zweisekundenkontakt, weshalb in diesem Falle ein 30 zahniges Kon­
taktrad auf der Gangradwelle sitzt.
Fig. 284.
Diese Uhren werden mit dem Selbstaufzuge Rieflers auf
Seite 268 ausgestattet und erhalten die an anderer Stelle be­
schriebene Rieflerhemmung sowie das Nickelstahlpendel.
—
304
—
Gewöhnlich befinden sich diese Uhren in evakuierten Glas­
zylindern, deren Inneneinrichtung durch ein Thermometer, ein Baro­
meter und ein Hygrometer vervollständigt wird. Fig. 284.
Für wissenschaftliche Arbeiten besonderer Genauigkeit, wie
die relat. Erdschweremessungen nach der Methode des k. k. General­
major v. Sterneck baut auch Riefler einen Pendelkontakt. Fig. 285.
Hier ist seitlich des Pendels ein Doppelhebel h um den
Drehungspunkt a gelagert, der an dem den Pendel zugekehrten
Ende einen runden Stein trägt.
Am Pendel selbst ist ein seitlicher Arm mit den Stiften e,
der bei jedesmaligem Durchschwingen der Mittellage den Hebel von
der Kontaktschraube N abhebt und den Strom unterbricht
Die elektrische Fernstellung der Normaluhren
von Dr. S_. Riefler.
Um elektrische Normaluhren von einer Zentrale aus ein­
stellen zu können, wurde von Dr. S. Riefler ein sehr sinnreicher
Apparat entworfen.
Bekanntlich reguliert man kleine Differenzen an Regulateuren,
durch Auflegen oder Wegnehmen kleiner Gewichte an einem
Tellerchen am Pendelstabe, indem dadurch sein Schwerpunkt
verschoben wird.
—
305
—
Riefler bringt daher an den Pendelstangen seiner Normal­
uhren, die mit dieser Einrichtung versehen werden, ein breiteres
Tellerchen an, auf welchem seitlich des Stabes ständig ein Gewichtchen aufruht. Fig. 286. Dieses Gewichtchen Z ist durch einen langen
Faden mit dem Hebel eines Magnetankers verbunden und kann,
wenn der Magnet erregt wird, durch Anziehen des Ankers vom
Tellerchen abgehoben werden. Ein zweites Gewichtchen Zi hängt
Fig. 286.
Fig. 287.
an einem Faden, der mit dem Anker eines zweiten» Elektromagneten
in Verbindung steht und legt sich auf das Tellerchen, wenn der
Anker angezogen wird. Zur Erregung der beiden Magnete sind
zwei Stromkreise vorhanden, welche durch einen Umschalter be­
tätigt werden können. (Fig. 287, Schaltungsschema.) Das Abheben
und das Auflegen der Gewichtchen hat eine Verzögerung, bezw.
eine Beschleunigung von einer Sekunde per Stunde zur Folge,
woraus sich die Art der Fernstellung ergibt.
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
20
306
Nebenuhren,
Als Nebenuhren werden alle jene Zeitmesser bezeichnet,
deren Ganggenauigkeit, bezw. Zeitangabe, von einer anderen Uhr
(Hauptuhr) abhängig ist.
Es gehören daher nicht nur die einfachen Zählwerke hierzu,
sondern auch sonst selbstständige Uhren, wenn deren Taktgeber
durch den Einfluß von Zwischengetrieben in synchronen Schwin­
gungen mit dem der Hauptuhr erhalten werden. Endlich gehören
dazu auch die durch ein Gewicht betriebenen Turmuhren, die
in gewissen Zwischenräumen auf elektrischem Wege ausgelöst
werden.
3;
Fig. 288.
Die einfachen Zählwerke werden durch einen in den Strom­
kreis der Hauptuhr eingeschalteten Magneten betätigt Aus ver­
schiedenen Gründen ist man von der Verwendung des gleich­
gerichteten Stromes zum Betriebe dieser Zählwerke ziemlich ab­
gekommen, weil größere Stromstärken benutzt werden müssen
und weil häufig auftretende Remanenzerscheinungen an den Mag­
neten Fehler in der Zeitangabe hervorbringen.
Eines der vorzüglichsten der Gleichstromwerke war das von
J. H önisch, in welchem beim Anziehen des Ankers auf sinnreiche
Art eine Veränderung der Hebelübersetzung hervorgerufen wurde.
(Fig. 288.)
—
307
—
Das 60 zahnige Sperrad r ist zwischen den Magnetspulen an­
geordnet, denen gegenüber der Eisenanker a steht. Am oberen
Ende des Eisenankers, seinem Drehungspunkt zunächst, ist ein
horizontaler Hebel befestigt, der oben etwas ausgebaucht ist und
auf den Arm 1 drückt, der die Sperrklinke i für den Radtransport
trägt. Die Sperrklinke s verhindert die Rückbewegung des Rades.
Der gebauchte Hebel ist nun so eingestellt, daß der Arm
1 gerade in der Nähe von a auf ihm aufruht. Wenn also der
Strom geschlossen wird, bewegt sich der Anker gegen die Pole
des Magneten hin und hebt den gebauchten Hebel und damit
auch den Hebel 1. Der Hebel 1 wird dabei nacheinander von
Fig. 239.
verschiedenen Punkten des gebauchten Hebels berühr!, so daß
die wirksamen Längen dieser beiden Arme sich stets verändern
und zwar in dem Sinne, daß der Hebelarm der Kraft immer
kürzer wird, der der Last aber immer länger. Es ergibt sich
daraus, daß die Leistung des Ankers in dem Momente, wo er von
dem Magneten angezogen wird, also von diesem in der weitesten
Entfernung steht und die Anziehungskraft geringer ist, kleiner zu
sein braucht, und erst in dem Maße wächst, als die Anziehungs­
kraft größer wird.
Die Nebenuhr von D. P er ret (Fig. 289) ist mit einem schwingen­
dem Anker ausgerüstet (Seite 138), wodurch ebenfalls die Remanenz20*
—
308
-
Wirkung behoben und ein sehr kräftiges Drehmoment erzielt wird.
Die Drehungsachsen von Schaltrad und Anker fallen zusammen,
die Sperrkegel werden am Ende ihrer Bewegung arretieren, so
daß das Rad nicht weiter als eine Teilung bewegt werden kann
und seine Rotation eine zwangsläufige ist
Fig. 290.
In Fig. 290 ist ein sehr kräftiges Nebenuhrwerk für Turm­
uhren dargestellt, dessen Antrieb durch ein Solenoid erfolgt
Der schwingende Arm hj ist um die Welle des Schaltrades
gelagert und trägt an seinem oberen Ende den nach rückwärts
gerichteten Stift i, an seinem unteren Ende den Sperrkegel f für
-
309
—
die Drehung des Schaltrades. Der untere Arm des Hebels hi
steht durch den Hebel h2 in Verbindung mit h3, ferner durch
h4 mit dem Eisenkern.
h3 trägt überdies noch eine Sperrklinke b, die in das Sperr­
rad a greift und durch dieses mit dem Rade e und dem Windfang­
trieb
d in Verbindung steht.
•»
Bei Stromdurchgang wird der Kern k in die Spule einge­
zogen (die in der Abildung gezeigte Stellung), wenn der Strom unter­
brochen ist, fällt er heraus und wirkt durch Druck auf den Hebel
h3, der mit h2 und 1^ die Sperrklinke f und mit dieser das Schalt­
rad um einen Zahn nach vorwärts bewegt.
Die Bewegung ist eine ruhige, weil durch die Sperrklinke
b das Rad c und e und durch dieses aber das Windfangtrieb in Be­
wegung gesetzt wurde, wobei der Windfang bremsend auf die
Zeigerbewegung einwirkt und der Zeiger sich nicht sprungweise,
sondern langsam, schleichend vorwärts schiebt. Rasches Springen
der langen und schweren Turmuhrzeiger ist unbedingt zu ver­
meiden.
Beim nächsten Kontakt wird k angezogen, dem Hebel h3
bietet sich kein Widerstand, weil nun die Sperrklinke b frei über
die Zähne der Sperrscheibe c gleiten kann, während bei der um­
gekehrten Bewegung das Bremswerk wieder mitgenommen wird.
Bei der Hebung des Hebels h3 geht auch die Sperrklinke f
um eine Zahnteilung zurück, worauf sie in den vorhergehenden
Zahn einspringt und bei der Unterbrechung des Kontaktes diesen
an die Stelle des früheren Zahnes bringt.
Die beiden Stifte i und 1 begrenzen die Bewegung der Sperr­
klinken und erlauben dem Rade in keiner Stellung des Ankers
eine Bewegung ohne diesen zu machen, so daß auch starke
Stürme eine Verschiebung der Zeiger nicht hervorbringen können.
Polarisierte Zeigerwerke.
Im Zeigerwerk von E. T h o m a s ist ein Sförmiger Stahl­
magnet (Fig. 291) auf der Welle eines Triebes ohne Ende befestigt,
der zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten schwingt.
-
310. —
Das Trieb greift in ein Rad ein, das in bekannter Weise die
Übersetzung auf das Zeigerwerk herstellt. Die Polschuhe N und
S des Elektromagneten in Fig. 292 wechseln ihre Polarität, so oft
der Strom, der jede Minute durch den Elektromagneten fließt,
Fig. 202.
seine Richtung ändert. Dadurch wird immer ein Pol des perma­
nenten Magneten abgestoßen, der entgegengesetzte vom ent­
sprechenden Pole des Elektromagneten angezogen, so daß der
Anker (Stahlmagnet) bei jedem Kontakte eine halbe Umdrehung
macht. Um das Galoppieren zu verhindern, ist eine Fangvorrichtung
angebracht, die einen in die Welle eingebohrten, durchgehenden
Stift auffängt. (Fig. 293.)
-
311
—
Die Nebenuhr P e y e r besitzt gleichfalls einen rotierenden Anker,
der aber durch das eiserne Sperrad, welches 30 Zähne besitzt,
gebildet wird. Diese Sperrscheibe steht unter dem Einfluße eines
r
j
A.
E 1
.r1
m S
r
'=
Fig. 293.
Stahlmagneten, der sie mit einem Pole übergreift und ihr dieselbe
Polarität influenziert. Der andere Pol des Stahlmagneten trägt
das Querjoch des Elektromagneten und induziert in diesem gleich­
falls einen Pol. Der Elektromagnet (Fig. 294) trägt eigenartig ge-
Fig. 294.
formte Polschuhe, welche derart auf das Sperrad einwirken, daß
sich dieses stets mit der Spitze eines Zahnes einer der beiden
Spitzen gegenüberstellen muß. Durch das Wechseln der Polarität
bei Umkehrung der Stromrichtung wird immer ein Zahn angezogen,
der andere abgestoßen, so daß sich das Rad stoßweise in der
Richtung des Pfeiles bewegt.
—
312
—
Die Nebenuhr von Favarger (Fig. 295) ist auf einem ähnlichen
Prinzipe aufgebaut, besitzt aber anstatt der Sperrscheibe einen
eisernen Anker mit fünf Zähnen, die den runden Polschuhen des
Elektromagneten so gegenüberstehen, daß sie unter der Einwirkung
der dem Anker und den Polschuhen von einem permanenten
Magneten erteilten entgegengesetzten Polarität bei jedesmaligem
Stromwechsel eine Bewegung in einer und derselben Richtung
beschreiben. Bei 10 Polwechsel beschreibt der Anker eine Um­
drehung, weshalb auch in seinem vollen Mittel 10 Stifte eingebohrt
Fig. 295.
sind, welche in Verbindung mit dem Sperrkegel e das Zurück­
gehen des Ankers verhindern. Eine Radübersetzung vermittelt
diese Bewegung dem Zeigerwerk.
Die Nebenuhr von Th. Wagner dürfte wohl eine der ersten
verwendbaren Nebenuhren gewesen sein, und ihre Erfolge eine große
Anzahl Erfinder bewogen haben, denselben Weg zu beschreiten.
Ihr Anker besteht aus zwei S förmigen Eisenstücken, a und b, die
auf einer Welle derart befestigt sind, daß ihre Arme im rechten
Winkel zueinander stehen. (Fig. 296 und Fig. 297). Ein permanenter
Stahlmagnet steht derart über den Eisenankem, daß er dem einen
Teil den Nord-, dem anderen den Südpol induziert Je ein Anker­
—
313
—
stück wird also ständig die gleiche Polarität besitzen. Diese
Anker schwingen zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten,
die so ausgedreht sind, daß dem Anker nur genügend Luft zu
seiner Bewegung bleibt. Bei dem durch Stromwechsel hervor­
gerufenen Polwechsel des Elektromagneten wird je ein Pol des
Fig. 296.
Ankers gleichzeitig von einem Pol des Elektromagneten angezogen,
vom ändern abgestoßen und da dies an beiden Polen des Ankers
geschieht, wird ihm ein starkes Drehmoment erteilt. Der Anker
beschreibt bei jedem Polwechsel eine Viertelumdrehung und wird
gegen zufälliges Überschwingen durch eine Hemmvorrichtung ge­
sichert. An dem Eisenanker befinden sich vier Stifte, die sich
—
314
—
abwechselnd an dem durch die rasche Bewegung gehobenen
Hebel k stellen. Das Rückwärtsschwingen des Ankers verhindert
die Sperrklinke i.
Fig. 297.
Ähnlich sind auch die Nebenuhren von C B ohm eyer, die
jedoch nur einen Eisenanker tragen, der unter der Induktions­
wirkung eines permanenten Magneten steht, dessen anderer Pol
am Stege des Elektromagneten angeschraubt ist und dessen Pole
induziert. Die Pole des Elektromagneten werden also, wenn kein
—
315 —
Strom durch seine Wicklung geht, die entgegengesetzte Polarität
des Ankers haben, und diesen in jeder Stellung festhalten. Im
Momente, wann der Elektromagnet erregt wird, schwingt der Anker
Fig. 298.
um einen Winkel von 90°, indem einer seiner Pole vom entgegen­
gesetzten des Elektromagneten angezogen, der andere aber ab­
gestoßen wird. (Fig. 298 und 299.) Eine zweite Anordnung der­
—
316
—
selben Firma ist in Fig. 300 dargestellt Anstatt eines permanenten
Magneten kommen hier zwei in Verwendung, die sich mit den
gleichnamigen Polen gegenüberstehen. Die Polschuhe des Elektro-
KiR. 299.
magneten werden also auch hier gleiche Polarität erhalten und
zwar wieder die dem Anker entgegensetzte. Die Stahlmagnete
wirken bei dieser Anordnung ungemein kräftig, so daß diese
Werke mit sehr geringen Stromstärken arbeiten. Der eiserne
—
317 —
Anker trägt gleichfalls die vier Stifte, die sich bei der Bewegung
an den Stellhebel anlegen.
Fig. 301 stellt eine polarisierte Nebenuhr mit schwingendem
Anker dar. Die Spulen des Elektromagneten B und Bi haben
größere Bohrungen, so daß seine Schenkel in den Schrauben 1
und 2 schwingen können. Auf der oberen Gestellplatte befinden
sich zwei permanente Magnete die sich mit den ungleichnamigen
Fig. 3C0.
Polen gegenüberstehen. Zwischen den Magnetspulen hindurch führt
die Welle der Sperrscheibe, die etwas über den beiden permanenten
Magneten liegt. Außen an dem Schenkel des Ankers sind zwei
lange Federn angeschraubt, die mit ihren Enden in die Zähne der
Sperrscheibe greifen. Die Enden des schwingenden Ankers
reichen durch die Platinen bis zu den Polen der Magnete und
werden, wenn der Strom durch die Spulen fließt und die Schenkel
entgegengesetzt erregt, von der einen Seite abgestoßen und von
-
318
—
der anderen angezogen. Die Federn, welche in die Zähne des
Sperrades greifen, machen natürlich diese Bewegung mit und
schieben dieses um einen Zahn vorwärts. Die Klöben 7 und 8
verhindern, daß das Rad um mehr als einen Zahn weiter­
bewegt wird.
Die Nebenuhren von Siem ens & H alske (Fig. 302) be­
sitzen einen schwingenden Anker, der in der Nähe seines Drehungs-
Fig. 301.
punktes dem Pole eines permanenten Magneten gegenübersteht,
dessen anderes Ende auf den Steg des Elektromagneten aufge­
schraubt ist. Die Sperrklinken a und d greifen in das Sperrad
b ein und sind derart auf dem Anker e befestigt, daß bei jeder
Schwingung das Sperrad um eine halbe Zahnteilung transportiert
wird. Die Bewegung des Ankers e den beiden Polen gi und g*
gegenüber ist durch die Regulierschrauben in den Polschuhen be­
-
319
—
grenzt. Je nach der Polarität des Elektromagneten wird also der
Anker entweder am Pole g! oder g2 anliegen und bei Umkehrung
der Stromrichtung seine Lage wechseln. Hierdurch wird jedes­
mal das Schaltrad um eine halbe Zahnteilung weitergeschoben.
Da das Gangrad 30 Zähne besitzt, dreht es sich bei 60 Strom­
stößen einmal um.
Fig. 302.
Auf gleichem Prinzipe beruht die Nebenuhr von H. A r o n ,
(Fig. 303), welche nur den Unterschied zeigt, daß das Schaltrad
weniger Zähne besitzt wie bei der Uhr von Siemens & Halske.
Abbildungen 304 und 305 zeigen eine andere Type der Neben­
uhren von H. Aron, welche gleichfalls mit einem schwingenden
Anker ausgerüstet sind, der zwei Stifte trägt. Dieser bewegt das
Schaltrad durch Druck der Stifte auf die schiefen Flächen seiner
Zähne.
—
320
Die Turmuhren mit elektrischer Auslösung dieser Firma be­
sitzen die gleiche Magnetanordnung, welche eine Sperrvorrichtung
Fig. 303.
betätigt, die den Einfallhebel des Laufwerkes fallen läßt und da­
mit das Laufwerk auslöst. Wenn d as Laufrad eine Umdrehung
Fig. 304.
Fig. 305.
gemacht hat, hebt die Herzscheibe den Hebel wieder auf die
Sperrvorrichtung zurück, die in der nächsten Minute durch die
321
—
entgegengesetzte Bewegung den Hebel und damit das Laufwerk
wieder frei gibt. Fig. 306.
Ähnlich ist die Anordnung der Firma F a v a r g e r & Co,
welche aber zur Arretierung des Hebels in der gehobenen Lage
Fig. 306.
einen schwingenden Anker, wie ihn die Nebenuhren Hipp auf­
weisen, besitzt. Fig. 307.
Die Synchronisiereinrichtung an den selbstständigen Neben­
uhren von Dr. S. Riefler besteht aus einem seitlich unter der Pendel­
spitze angebrachten Magneten, der mit der Hauptuhr verSaunier, Lehrbuch der U hrm acherei. Bd. 5.
21
—
322
—
bunden ist und von dieser jede zweite Schwingung erregt wird.
Das Pendel der synchronisierten Nebenuhr wird derart reguliert,
daß es innerhalb 24 Stunden einige Sekunden vorauseilt, nach-
Kig. 307.
Fig. 308.
dem aber bei jeder zweiten Schwingung der Magnet seine ver­
zögernde Wirkung auf den an der Pendelspitze befindlichen Eisen­
anker ausübt, wird die Schwingung stets mit der des Pendels in
der Hauptuhr übereinstimmen. Fig. 308.
323
—
Die elektrischen Zeitdienstanlagen für w issen­
schaftliche Zwecke.
Wie schon bei früherer Gelegenheit erwähnt, ist der Zweck
der elektrischen Einrichtungen der Uhren in den Zeitdienstanlagen für
wissenschaftliche Zwecke hauptsächlich der, die Zeitangabe dadurch
genauer zu gestalten, daß man die Hauptuhren von äußeren Ein-
Fig. 309.
flüssen unabhängig macht und durch Synchronisieren auch einfache,
billigere Uhren mit denselben Gangresultaten funktionieren läßt,
wie die teuren Hauptuhren.
Dadurch ist es möglich, in den Nebenuhren Kontakte ein­
zubauen, die den Gang der Hauptuhr wesentlich beeinflußen
würden, hier aber durch die Synchronisation der Schwingungen
des Taktgebers der Betriebsuhr (Nebenuhr) mit jenen des unab­
hängigen Taktgebers der Hauptuhr mit größtmöglichster Genauig­
keit gegeben werden können.
21*
—
324
—
Sämtliche Apparate, welche für wissenschaftliche Arbeiten
notwendig sind, wie Registrierapparate, Sekundenklopfer usw.
werden also nur indirekt durch die Hauptuhr betrieben, indem
sie an die Nebenuhr (Betriebsuhr) angeschlossen sind.
Diese Apparate sind sehr verschieden und ausschließlich
einem bestimmten Zwecke angepaßt, so daß jede dieser Zeitdienstanlagen das besondere Gepräge ihres wissenschaftlichen Zweckes
trägt. Eine besondere Aufgabe bei einigen dieser Anlagen erfüllt
der Registrierapparat Fig. 309. Dieser dient zum Registrieren der
Durchgangszeiten bei Zeitbestimmungen, kann aber auch für tele­
graphische Längen- und Breitenbestimmung und Uhrörgleiche
verwendet werden.
Das Laufwerk betreibt einen Papierstreifen, welcher in jeder
Sekunde ein bestimmtes Stück vorwärts geschoben wird, während
ein durch einen Magneten betätigter Hebel jede Sekunde sichtbare
Zeichen auf den Papierstreifen beschreibt. Der Magnet selbst
ist in den Stromkreis einer der vorher beschriebenen Nebenuhren
geschaltet, so daß die Sekundenzeichen mit der Uhrzeit über­
einstimmen.
Ein zweiter Magnet mit einem zweiten Schreibhebel dient
für die Markierung der Stemdurchgänge, eventuell des Sonnen­
durchganges durch das Fadenkreuz des Beobachtungsinstrumentes,
- - 325 —
stellt daher mit einem Handtaster in Verbindung, der von dem Be­
obachter jedesmal betätigt wird, wenn ein Stern einen der vertikalen
Fäden durchschneidet, oder der Sonnenrand einen solchen tangiert.
Die Lage dieser Marken zwischen den Zeitzeichen der Normal­
uhr läßt mit größter Genauigkeit die Zeit der Uhr zur Zeit des
Sternen- oder Sonnendurchganges ermitteln, so daß, da letztere
bekannt ist, die Uhrdifferenz sich genau feststellen läßt.
Zum Vergleiche zweier örtlich getrennter Uhren, schaltet man
ie einen der beiden Schreibhebelmagnete in den Sekundenstrom­
kreis je einer der beiden Uhren, so daß sich auch hier in ein-
Fig. 311.
fachster Art durch die Divergenz der nebeinanderliegenden Sekunden­
marken der beiden Uhren die Differenz der beiden IJhrzeiten mit
einer Genauigkeit von Bruchteilen einer V k i o Sekunde ablesen läßt.
Die Beschreibung der Verwendung des Chronographen zur
Längen- und Breitenbestimmung ginge über den Rahmen dieses
Werkes hinaus und sei deshalb auf Spezialwerke verwiesen.
Da nicht immer mit Registrierapparaten gearbeitet, sondern
manche Beobachtung durch Zählen ausgeführt wird, erzeugt die
Firma CI. Riefler sogenannte Sekundenklopfer (Fig. 310), einfache
Magnete mit einem Anker, die in den Stromkreis der besprochenen
Nebenuhr eingeschaltet werden und durch das rasche Anziehen
—
32ö —
des Ankers bei Stromdurchgang mit scharf begrenztem Schalle die
Sekunde markieren. Der Beobachtende kann also die Sekunden
mitzählen, ohne daß er das Auge vom Okular des Instrumentes
zu entfernen braucht.
Da häufig viele solcher Apparate an eine Nebenuhr an­
geschlossen werden, schaltet man ein Relais (Fig. 311) dazwischen,
welches durch die Nebenuhr betätigt wird und erst einen separaten
Stromkreis für die Apparate schließt.
Ein typisches Beispiel für die Zeitdienstanlage an meteoro­
logischen Instituten ist die des „Institutes für Erdbebenforschung
am physikalischen Staatslaboratorium in Hamburgs, deren
Beschreibung wir hier auszugsweise der Schrift des Herrn
Dr. S. Riefler in München entnehmen. Die Uhrenanlage, hergestellt
von der Firma CI. Riefler, besteht aus einer Normaluhr erster
Ordnung mit luftdichtem Glasverschluß, einer Hauptuhr zweiter
Ordnung mit Luftdruckkompensation und einer Nebenuhr, die
von letzterer synchronisiert wird.
Die Normaluhr I ist eine Uhr Type D mit luftdichtem Glas­
verschluß, freiem Echappement, Nickelstahlkompensationspendel,
elektrischem Aufzug und elektrischem Sekundenkontakt. Eine
ausführlichere Beschreibung dieser Einrichtung ist in diesem Buche
Seite 302 und in der Schrift „Präzisionspendeluhren und Zeitdienst­
anlagen für Sternwarten“ von Dr. S. Riefler, München 1907 bei
Ackermann enthalten, doch soll an dieser Stelle eine kurze Be­
schreibung des Elektrischen Sekundenkontaktes nochmals gegeben
werden. Dieser Kontakt ist der sogenannte intermittierende Sekunden­
kontakt. Derselbe dient sowohl für die Registrierungen der Pendel­
schläge der Uhr durch den Chronographen (Fig. 309) zum Zweck
der Vergleichung der Uhren I und II unter sich, bezw. mit der Uhr
der Sternwarte, als auch für die oben erwähnte Synchronisation
der Uhr II durch die Uhr I.
Bei dem intermittierenden Kontakt wird der Stromkreis abwech­
selnd eineSekunde lang geschlossen und während derdarauffolgenden
Sekunde offen gehalten. Der Stromschluß tritt stets mit Beginn der
geraden Sekunden 2, 4, 6 etc. ein. Während der Dauer derselben
ist der Stromkreis geschlossen und bei den ungeraden Sekunden
geöffnet. Die geraden Sekunden beginnen während das Pendel
nach links, die ungeraden während es nach rechts schwingt. Bei
—
327
—
der Sekunde ,0’ findet, um den Beginn der Minute anzuzeigen,
keine Stromunterbrechung statt.
Die Kontakteinrichtung besteht aus einem an der Gangrad­
welle der Uhr angebrachten Kontaktrad C (Fig. 283) mit 29 (30)
Zähnen, welches sich bei jedem Pendelschlag um eine halbe Zahn­
weite vorwärts bewegt, ferner aus dem bei a drehbaren Kontakt­
hebel p a h , dessen Stein p ein wenig in die Peripherie des Kon­
taktrades C eingreift und von den Spitzen der Zähne dieses Rades
bei jeder zweiten Sekunde verdrängt wird.
Steht der Stein p des Kontakthebels pah in der Zahnlücke,
so ist der Stromkreis unterbrochen. Um den Beginn der Minute
anzuzeigen, ist der betreffende Zahn aus dem Kontaktrad heraus­
genommen, so daß an dieser Stelle keine Markierung stattfindet.
4____ |
|
i
0 «t____ 5 6 _ » ____ W
Fig. 312.
W ist eine Antifunkenspule, bestehend aus einer bifilar ge­
wickelten Drahtspule mit entsprechend hohem Widerstand, durch
welche der Stromkreis fortwährend geschlossen gehalten ist.
Dieser Nebenschluß hat den Zweck, die Stromunterbrechungen
bei h funkenfrei vor sich gehen zu lassen, so daß die dort be­
findlichen Kontaktstellen keine Abnützung durch Verbrennung
(Korrosion) erleiden. Fig. 312 zeigt die Markierung, welche der
intermittierende Kontakt, dessen Kontaktrad 29 (30) Zähne hat,
auf dem Chronographenstreifen gibt.
Durch den luftdichten Glasverschluß ist der Gang der Uhr
von dem Einflüsse der Luftdruckschwankungen unabhängig gemacht.
Durch die Aenderung des Luftdruckes innerhalb des Glaszylin­
ders ist es möglich, die Uhr so genau zu regulieren, daß ihr
täglicher Gang nur ein paar '/ idoSekunden beträgt.
Soll eine nach längerer Zeit angelaufene Standkorrektion
beseitigt werden, so ist dies gleichfalls mit der Anwendung der
Luftpumpe möglich, wobei man die der Uhr beigegebene Tabelle
benutzen kann. Beträgt die zu beseitigende Korrektion beispiels­
weise 0.9 Sekunden, so erniedrigt man entsprechend der Tabelle
den Luftdruck im Innern des Glaszylinders um 50 mm. Wird
nach 24 Stunden der ursprüngliche Luftdruck wieder hergestellt,
so ist die Korrektion beseitigt. Die Hauptuhr II ist eine Uhr
-
328
—
Type B mit staubdichtem Gehäuse, freiem Echappement, Nickelstahlkompensationspendel mit Luftdruckkompensation am Pendel,
gewöhnlichem Gewichtszug und zwei elektrischen Kontakten.
Der eine dieser Kontakte ist der bei der Normaluhr I be­
schriebene intermittierende Sekundenkontakt, welcher sowohl für
die Uhrenvergleichung als auch für die Sychronisation der Uhr III
dient. Der zweite elektrische Kontakt der Uhr unterbricht alle
7 1/* Minuten auf die Dauer von 10 Sekunden den elektrischen
Strom, welcher mit Zuhilfenahme eines Relais (Fig. 310) die Zeitmarkierungsvorrichtung am Heckerschen Horizontalpendel in Tätig­
keit setzt.
Bei jeder vollen Stunde beträgt diese Stiomunterbrechung
20 Sekunden, um den Beginn der Stunde auf dem Papierbogen
anzuzeigen.
Die Kontaktanordnung besteht aus dem bei a (Fig. 313)
drehbaren Kontakthebel pah, welcher bei h durch die Kontakt­
schraube N den Stromkreis des Relais I schließt, bezw. unterbricht.
Die Stromunterbrechungen bei h treten ein, wenn der am
Mittelrad K des Uhrwerkes angebrachte Hebestift b den Stein p
des Kontakthebels während der Drehung des Rades K, welches
alle 7 ’/s Minuten eine Umdrehung macht, verdrängt.
Damit die Hebung und auch die Stromunterbrechung bei h
20 Sekunden lang andauert, ist der bei a drehbare Hebel p'a'v
angebracht, dessen Stein p1 20 Sekunden vor jeder vollen Stunde
durch den im Minutenrad M angebrachten Hebestift b1 auf die
Dauer von etwa 20 Sekunden verdrängt wird. Während der Dauer
dieser Verdrängung wird durch die Schraube v dieses Hebels der
Kontakthebel pah in die Höhe gehoben und dadurch der Strom­
kreis bei h unterbrochen.
329
—
-
Mit der Schraube D kann der Abfall des Kontakthebels so
eingestellt werden, daß die Stromunterbrechung, bezw. der Strom­
schluß jedesmal genau im richtigen Moment eintritt.
Durch den zweiten Stromkreis des Relais 1 wird die Vor­
richtung für die Zeitmarkierung am Heckerschen Horizontalpendel
in Tätigkeit gesetzt.
" Da die Möglichkeit vorzusehen war, die Hauptuhr II durch
die Normaluhr 1zu synchronisieren, so wurde an ersterer die gleiche
Synchronisationseinrichtung angebracht, wie sie an der Uhr III
vorhanden ist. In der Beschreibung der Uhr III ist diese Synchro­
nisationseinrichtung näher erläutert.
Die Uhr III ist eine Nebenuhr in Holzgehäuse mit Graham­
echappement, gewöhnlichem Gewichtszug, elektrischem Kontakt und
Synchronisationseinrichtung (Fig. 308), welche dazu dient, diese Uhr
N
im regelmäßigen Betriebe durch die Uhr II zu synchronisieren. Die
Stromschaltungsanordnung ermöglicht es jedoch, diese Uhr auch
auf die Uhr I zu schalten, so daß sie von dieser statt von der
Uhr II synchronisiert wird. Ebenso können die Uhren II und III
gleichzeitig in Hintereinanderschaltung von der Uhr I synchronisiert
werden. Der elektrische Kontakt der Uhr III schließt den Strom
jede Minute auf die Dauer von 3 Sekunden, wodurch ebenfalls
mit Hilfe eines Relais die Vorrichtung für die Zeitmarkierung des
Wichertschen Pendelseismometers in Tätigkeit tritt. Bei jeder
vollen Stunde fällt diese Markierung aus.
Die Kontakteinrichtung besteht aus dem bei a (Fig. 314)
drehbarem Kontakthebel pah, dessen Stein p gewöhnlich auf
der Peripherie der auf die Gangradwelle aufgesteckten Kontaktscheibe ruht wodurch h von N entfernt ist und der Stromkreis
des Relais 2 unterbrochen ist. Bei der 57. Sekunde fälit der Stein
-
330
—
p des Kontakthebels in den Ausschnitt der Kontalctscheibe C hinein,
wodurch der Stromkreis bei h geschlossen wird.
Bei der Sekunde ,0’ wird derselbe jedoch wieder unter­
brochen, weil der Stein p wieder auf die Peripherie der Kontakt­
scheibe gehoben wird. Damit bei jeder vollen Stunde dieser
Stromschluß bei h unterbleibt, ist der bei a1 drehbare Hebel p'a^
angebracht, dessen Stein p1 durch den im Minutenrad M vor­
handenen Hebestift b einige Sekunden vor der vollen Stunde ver­
drängt wird.
Hierdurch wird der bei f geführte feine Drahtzug cd
samt der isoliert aufgesetzten Scheibe S so weit gesenkt, bis er
den Kontakthebel pah an seiner oberen Fläche berührt, weshalb
der Stein p nicht in den Ausschnitt I hineinfallen kann und der
Stromschluß bei h unterbleiben muß.
Durch den zweiten Stromkreis des Relais 2 wird die Vor­
richtung für die Zeitmarkierung am Wichertschen Pendelapparat
in Tätigkeit gesetzt. Die Synchronisationseinrichtung der Uhr III
besteht aus einem am unteren Ende des Pendelstabes befestigten
Magnetanker und einem links seitwärts unterhalb desselben an­
gebrachten Elektromagneten (Fig. 308). Dieser Elektromagnet erhält
durch die Akkumulatorenbatterie der Uhrenanlage infolge des inter­
mittierenden Sekundenkontaktes der Hauptuhr U jede zweite Se­
kunde Strom und zwar stets während derjenigen Pendelschwingung,
bei welcher sich das Pendel mit dem Magnetanker dem Elektro­
magneten nähert; also wenn das Pendel nach links schwingt
Während der Schwingung des Pendels nach rechts ist der Elektro­
magnet ohne Strom.
Um den magnetischen Einfluß des Elektromagneten auf den
Nickelstahlstab des Pendels möglichst auszuschließen, ist der
Magnetanker nicht direkt am Pendelstab angebracht, sondern
links seitwärts an einem unten am Pendelstab befestigten Träger
aus Messing. Der Elektromagnet befindet sich so weit links von
der Mittellage des Pendels, als der Anker mit dem Pendel ohne
dies ausschwingt, wenn kein Strom durch den Elektromagneten geht
Wie bereits erwähnt, dient die Hauptuhr II dazu, die Vor­
richtung für die Zeitmarkierung am Heckerschen Pendelapparat
in Tätigkeit zu setzen, während durch die Uhr lU in analoger
Weise die Zeit auf den Wichertschen Pendelapparat übertragen
—
331
—
wird. Diese Übertragung geschieht jedoch nicht direkt, sondern
durch Vermittlung der beiden Relais 1 und 2. Es sind also für
jede dieser Zeitübertragungen zwei Stromkreise erforderlich, von
welchen der eine durch die Uhr und das Relais geht, während
das Relais im zweiten Stromkreis die Stromunterbrechungen für
den betreffenden Apparat ausführt. Für die genaue Vergleichung
der'Uhren I und II unter sich als auch einer jeden derselben mit
der Normaluhr der Sternwarte dient der Chronograph System Hipp
der Station (Fig. 309), zu welchem Zwecke die Station mit der Stern­
warte durch einen eigenen Draht verbunden ist. Ferner kann
auch jede der beiden Uhren auf den Chronographen der Stern­
warte geschaltet werden. Auch die Stromübertragung auf die
Chronographen erfolgt nicht direkt, sondern durch Vermittlung
des Relais 3. Für den elektrischen Betrieb der vorgenannten
Einrichtung, sowie für die Synchronisation der Uhren II und III
und den elektrischen Aufzug der Normaluhr I sind drei Akkumu­
latorenbatterien mit je einer Reservebatterie vorhanden, von welchen
in wöchentlichen Intervallen abwechslungsweise die Hauptbatterie
und die Reserve durch den Starkstrom des städtischen Elektrizitäts­
werkes, an welches die Akkumulatoren angeschlossen sind, ge­
laden werden.
Die Schalttafel 2 1) enthält die aus Glühlampenwiderständen,
Umschaltern und einem Voltmeter bestehenden Einrichtungen zur
Ladung und Spannungsmessung der Batterie 1 und 2 und die
Schalttafel 3 enthält die analogen Einrichtungen der Batterie 3.
Die Batterie 3, deren Spannung 4 Volt beträgt, dient aus­
schließlich zum Betrieb des elektrischen Aufzuges der Normaluhr I.
Durch einen Rheostat wird der Strom im Stromkreis des elektrischen
Aufzuges auf die erforderliche Stärke eingestellt.
Die Batterie 2 von 8 Volt Spannung dient für die chronographische Vergleichung der Uhren der Station mit der Uhr der
Sternwarte und umgekehrt, sowie für den Betrieb der Schreib­
vorrichtungen der beiden Pendelapparate 1 und 2.
Die Batterie 1 liefert den Strom für die sämtlichen übrigen
Stromkreise der Anlage.
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Tabelle VI.
Berechnung des Stromverbrauches in den Stromkreisen der Batterien I, I und III.
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334
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Der Strom der Batterien 1 und 2 wird von der Schalttafel
2 nach den auf Schalttafel 1 vorhandenen langen Polklemmenschienen geleitet, von welchen die einzelnen Stromkreise abzweigen.
In jedem Stromkreise ist entweder ein aus einer Widerstands­
spule bestehender fester Widerstand (Fig. 315) oder ein variabler
Widerstand vorhanden, welcher aus einem Rheostaten besteht,
durch den der Strom auf die für den Betrieb des angeschlossenen
Instrumentes oder Apparates erforderliche Stärke eingestellt wird.
Für die Ausführung der verschiedenen Stromschaltungen
der chronographischen Vergleichung usw. sind eine Anzahl Um­
schalter vorhanden.
Das auf der an die Schalttafel 1 angefügten kleinen Tafel
vorhandene Milli-Amperemeter dient zur Messung der Stromstärke
in den Stromkreisen, welche durch die Apparate 1 und 2 gehen.
Dasselbe wird eingeschaltet durch die darunter befindlichen beiden
Doppelumschalter. Aus vorhergehenden Tabellen der Berechnung
des Stromverbrauches in den Stromkreisen der Batterie ist zu er­
sehen, wie groß die Stromstärke sowie der Widerstand in jedem
einzelnen Stromkreis der drei Batterien ist.
Bezüglich der Uhren sei noch ir.vähnt, daß der Gang der­
selben bisher ein andauernd befriedigender war.
Von der im Schaltungsnetz vorgesehenen Möglichkeit, die
Uhren II und III durch die Uhr I zu synchronisieren, wurde bis­
her kein Gebrauch gemacht; die Uhr II ging vielmehr selbst­
ständig und sie synchronisierte die Uhi III.
Die Uhren I und II werden monatlich mehrmals chronographisch sowohl unter sich als auch mit der Normaluhr der
Sternwarte verglichen, welche zu diesem Zwecke auf den Chrono­
graphen der Station geschaltet wird.
Die Uhr II wurde mit Hilfe der Zulagegewichte auf einen
sehr kleinen Gang gebracht; auch wird sie mit diesen Gewichtchen wieder eingestellt, so oft ihre Standkorrektion den Betrag
von ein paar Sekunden überschreitet.
Bei der Uhr I wird diese Regulierung und Einstellung, wie
weiter oben angegeben, mit Hilfe der Luftpumpen ausgeführt.
Die letztmalige Einstellung der Uhr I fand vom 20. bis
22. Dezember statt, wobei sie durch Evakuieren von Luft um
— 335 -
Tabelle IX. Gangtabelle
22. Dezember
2. Jänner . .
9. „
11. „ . .
30. „ . .
10. Februar .
28. März . . .
2. April . . .
19. „ . . .
28. „ . . .
7. Ma i . . . .
19. „ . . . .
21. „
25. „ . . . .
8. Juni. . . .
9. J u li------13. „ ------27. ----------1. August. .
19. September
22.
„
5. Oktober .
22. „
25.
9. November
1
Korrektion
der Stern­
wartenuhr
- f 0-58
- - 0-34
-|- 0-68
- f 0-68
— 0-12
+ 076
+ 0-15
— 033
— 0-16
— 063
—1 0-27
1 -00
+ 1 10
■+ 1-33
-f 1-53
+ 1 '57
+ 083
-|- 159
+ 1-34
+ 057
— 0-78
— 0-42
— 031
— 0-15
+ 0-76
Sekunden
— 0-40 + 0-18 j 0 0 3
- - 0-18 + 0 52 j -I- 0-03
+ 0 0 2 - r 0 70 ± 0 00
+ 0-02 — 0-70 j — 0-03
+ 0 25 — 0-14 ! -f 0 03
- 0 32 - f 0 44 ; 0-01
— 0-37 — 0-22 i - f 0 05
— 0-26 -i - 0-07 H- o o i
— 0 37 i - 0*21 i
02
— 0 2 8 -f- 0 3 5 -- fr 00-01
+ 0*18 -h 0 45 - f 0-04
— 0.03 + 0-97 H- 0-07
+ 0-02 + 112 - f 0 02
- 0 1 1 -h 1-22 - f 0-02
— 0-05 - r 1-48 — 0-01
— 0 2 8 + 1-29 - 0-05
+ 0 2 5 + 1 '08 + 0 0 3
+ 001 - f 160 + 0 0 3
0 43 + 1-77 — 0 0 5
- 1 36 — 0-79 — 0-07
— 0 1 3 - 091 - 0 03
- 0-14 — 0-56
— 0 0 3 - 0 34 T 001
004
— 0-07 — 0-22
006
— 0-14 -j- 0-62
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Korrektion
absolut
1905 bis 1906
Korrektion
gegen die
Sternwarten­
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der Normaluhr I (Riefler Nr. 74) der Hauptstation für Erdbebenforschung am
physikalischen Staatslaboratorium zu Hamburg.
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0 0 6
+
0-08
+
0-04
—
0 0 3
—
0 0 5
+ 000
S .= .- f 0 - 2 5 . = 0 -6 7
Mittlerer täglicher Gang — -f- 0 ’01s
Mittlere tägliche Gangvariation =
4- 0‘028s
—
336
-
1.98 Sekunden vorgestellt wurde. Seit dieser Zeit ist an der Uhr
nichts mehr geändert worden.
Aus nebenstehender Tabelle VIII ist zu ersehen, wie der Gang
der Uhr in der Zeit vom 22. Dezember 1905 bis 9. November 1906 war.
Spalte 2 der Tabelle enthält die am Chronographenstreifband
abgelesenen Korrektionen der Uhr I gegen die Uhr der Stern­
warte und Spalte 3 die von der Sternwarte mitgeteilten Korrek­
tionen der Sternwarteuhr gegen M. E. Z. Hieraus ergeben sich
die in Spalte 4 aufgeführten Korrektionen der Uhr I gegen M.E.Z,
und aus diesem die täglichen Gänge in Spalte 5.
Der hieraus für die ganze Gangperiode berechnete mittlere
tägliche Gang beträgt nur — 0.01 Sekunden, was als Beweis da­
für angesehen werden darf, wie genau man die Uhr mit Hilfe
der Luftpumpe regulieren kann.
In den ersten fünf Monaten, nämlich 22. Dezember 1905 bis
zum 19. Mai 1906, war die Gangkorrektion stets weniger als eine
Sekunde (-f- 0.18 bis + 0.97 Sekunden); + 1.77 Sekunden am
1. August und ging gegen Schluß der Gangperiode (9. November)
wieder zurück bis auf den Betrag von 0.62 Sekunden.
Spalte 6 der Tabelle enthält die täglichen Gangvariationen,
deren Mittelwert + 0.028 Sekunden beträgt —
Einfachere Zeitdienstanlagen müssen natürlich viele der vor­
angeführte Apparate entbehren.
Ein ausschließlich für astronomische Zeitbestimmungen vor­
gesehene Anlage wie sie für einzelne Institute als Hilfsmittel zu
gewissen Arbeiten erforderlich ist, (geodätische Anstalten, Uhr­
macherschulen, Uhrenfabriken usw.) besteht aus einer Hauptuhr
mit Sekundenkontakt, einem Relais und den Chronographen. Der
Betrieb kann durch Primärelemente erfolgen und soll durch drei
Batterien bewirkt werden.
Die Schalttafel einer solchen Anlage, welche von der Firma
Riefler hergestellt wird, ist in Fig. 2 auf Tafel V abgebildet
Der Aufzug der Hauptuhr wird von der Batterie I vorgenommen,
der Betrieb des Relais von der Batterie 2, endlich der Magnet
der Zeitregistrierung am Chronographen von der Batterie 3 von
welcher auch der durch den Handtaster betätigte zweite Schreib­
magnet erregt wird.
-
337
Für größere Anlagen obiger Art können außer einer Haupt­
uhr noch zwei Nebenuhren vorgesehen werden, welche die Haupt­
uhr synchronisiert.
Jede dieser Nebenuhren besitzt einen Sekundenkontakt der
zum Betriebe eines Relais dient. Die Hauptuhr und die erste Neben­
uhr sind zum Betriebe eines Chronographen eingerichtet, die zweite
Nebenuhr zum Betriebe eines Klopfers. Die Schalttafel dieser
Anlage, deren Entwurf gleichfalls von Dr. S. Riefler stammt, ist in
Fig. 3 auf Tafel V abgebildet.
Bei einer Vermehrung der Anlage um weitere Nebenuhren
kommt zu jeder Nebenuhr eine einfache Schalttafel (Fig. 4 Tafel V)
mit einem Milliamperemeter und den nötigen Umsehaltern hinzu,
welche eine genaue Kontrolle der Zeitiibereinstimmung zwischen
der Hauptuhr und der betreffenden Nebenuhr erlauben.
Der Synchronisierungskontakt der Hauptuhr ist ein inter­
mittierender, d. h. er wird jede zweite Sekunde gegeben und zwar
auf jeder geraden Sekunde, während er zur vollen Minute drei
Sekunden lang währt. Schaltet man zur Kontrolle das Milliampereineter ein, so wird die Nadel desselben in jeder zweiten
Sekunde abgelenkt auf der vollen Minute aber innerhalb dreier
Sekunden nicht in ihre Ruhelage zurückkehren. Natürlich muß
das sehr empfindliche Instrument außerhalb der Zeit der Kontrolle
ausgeschaltet bleiben, da es sonst sehr leiden würde.
Die technische Ausführung solcher Schalttafeln ist außer an
den bereits besprochenen Einrichtungen der verschiedenen Firmen
noch an einem sehr anschaulichem Beispiel in Fig. 1 Tafel V
ersichtlich.
Diese Schalttafel gehört für die von der Firma CI. Riefler in
München ausgeführte, grosse Zeitdienstanlage der Sternwarte in Uccle.
Es ist bei allen diesen Anlagen untunlich, eine gemeinsame
Batterie für die verschiedenen Apparate zu benutzen, da durch
zufällige, gleichzeitige Stromentnahme die Stromstärke der Batterie
sinkt und einzelne Apparate versagen könnten.
Die Batterien sind deshalb nach Möglichkeit zu teilen und
jedem Kontakte seine eigene Batterie zuzuweisen. Es ist aber
auch sehr empfehlenswert, dort wo es möglich ist, Reservebatterien
zu verwenden, damit im Falle einer Regenerierung der einen
Batterie die andere eingeschaltet werden kann.
Saunier, Lchrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
22
-
338
—
Um keine Unterbrechung hervorzurufen ist die Umschaltevorrichtung so einzurichten, daß mit dem Ausschalten der einen
Batterie die andere eingeschaltet ist.
Fig. 2 Tafel III zeigt einen derartigen Umschalter der Firma
Th. Wagner mit einem Voltmeter versehen, mit welchem man die
Spannung jeder einzelnen Batterie prüfen kann.
Sind bei derartigen Anlagen größere Leitungswiderstände in
Zweigleitungen auszugleichen um die erforderliche Stromstärke in
den einzelnen Zweigen zu erhalten, so verwendet man die ein­
fachen und daher auch billigeren Einzelwiderstände, welche aus
bifilar gewickelten Spulen bestehen. Diese sind in Fig. 315 dar-
Fig. 315.
gestellt. Diese Widerstände kommen entweder auf das Schaltbrett
oder werden an irgendeiner Stelle der Leitung in einem Kästchen
montiert und an einem Platze angebracht, an dem sie nicht das
ästhetische Gefühl verletzen.
•
Die elektrische Zeitdienstanlage der Uraniastemwarte
in Wien.
Ein gleichfalls mustergültiges Beispiel für eine elektrische
Uhrenanlage für Sternwarten ist die der Urania in Wien.
Diese allgemein zugängliche Volksstemwarte besitzt in dieser
Anlage einen Behelf, der selten in solcher Ausstattung in einem
wissenschaftlichen Institut zu finden ist
Die Hauptuhr, (Fig. 316) welche nach der Idee des k. k. Prof. A.
Irk ausgeführt wurde, besitzt eine Doppelradhemmung mit Antrieb
des Pendels von der Pendelfeder aus, wobei der Anker direkt an
—
339
Fig. 316.
22*
—
340
-
der Pendelfeder angebracht wurde, also kein Zwischenglied er­
forderlich ist. Der Aufzug der Uhr erfolgt automatisch jede halbe
Fi*. 317.
Minute. Das Uhrwerk ist in einem luftdicht abgeschlossenen Glas­
zylinder untergebracht und mit Riefieipemlel 1. Qualität versehen.
341
-
Im Glaszylinder befindet sich noch ein Barometer, ein Thermo­
meter und ein Hygrometer.
Diese Hauptuhr schließt jede zweite Sekunde einen Strom,
der eine Anzahl von Nebenuhren synchronisiert. In diesem Strom­
kreis ist auch die Hauptbetriebsuhr angeschlossen, die aus einem
normalen Gehwerke und einem Laufwerke zur Betätigung der
zahlreichen Kontakte besteht. Fis?. 317.
Fig. 318.
Die Synchronisiervorrichtung besteht aus einem am Pendel
angebrachten Eisenanker, der einem Elektromagneten so gegen­
übersteht, daß ihn dieser durch die Synchronisierungsströme
beeinflußt.
Das Kontaktlaufwerk gibt verschiedene Kontakte an ver­
schiedene Linien ab und zwar zum Betriebe von ca. 20 Neben­
uhren jede Minute einen Stromschluß in entgegengesetzter Richtung,
um genau 12 Uhr 0 Minuten 0 Sekunden Mittags einen Strom­
schluß zur Auslösung eines Zeitballes am Dache der Urania und
eines Kanonenschusses, welche das akustische und optische
—
342
—
Mittagssignal bilden, ferner noch eine Serie eigenartiger Kontakte
in jeder Minute, welche zum Abhören der genauen Zeit dienen
und den Telefonabonnenten in Wien zugänglich sind.
Fig. 319.
Das Kontaktwerk ist in der Abbildung 318 von rückwärts
sichtbar, in Abbildung 319 von der Seite.
Der Synchronisierkontakt der Hauptuhr betätigt noch die
Synchronisiermagnete zweier Halbsekundenpendeluhren, von denen
eine sich in der Kuppel beim Refraktor befindet, die zweite im
343
Präsidialzimmer untergebracht ist. Die Synchronisiereinrichtung
ist so wie die bei der Hauptbetriebsuhr (Fig. 317) und an einer
Halbsekundenuhr in Fig. 320 abgebildete.
Fig. 320.
Die Sternzeitanlage besteht 'aus^ einem Regulator mit Ge­
wichtszug, der einen Zweisekundenkontakt schließt und zwei
Fi?. 322.
— 345 —
346
Halbsekundenregulateure synchronisiert. Einer derselben ist beim
Refraktor unter der Kuppel, der andere im Meridianzimmer in
der Nähe des Passageninstrumentes zur Verwendung bei den Zeit­
bestimmungen untergebracht.
Die Ausführung der Regulateure ist dieselbe wie jene, welche
an die Hauptuhr für mittlere Zeit angeschlossen sind.
In Fig. 321 ist das Uhrenzimmer der Sternwarte abgebildet.
Man sieht hier neben der Türe die Stemzeithauptuhr, dann die
Hauptuhr für mittlere Zeit, endlich die Betriebsuhr. Das Schalt­
brett ist an der anderen Wand und in Fig. 322 noch in größerem
Maßstabe abgebildet. An demselben sieht man die nötigen
Milliampere- und Voltmeter, ferner die Regülierwiderständc, die
Relais und die nötigen Schalter, bezw. Umschalter.
Schlagwerke.
Es ist unzweifelhaft, daß es für das Puplikum etwas sehr
Bestechendes hat, wenn es sich um .das Aufziehen der Uhren —
wenigstens der Stand- und Zimmeruhren — nicht mehr zu be­
kümmern braucht. Schließlich kommt es doch häufig genug vor,
daß einmal vergessen wird die Uhr aufzuziehen und sie deshalb
ihre Dienstleistung einstellt.
Daß mit den Selbstaufzugsuhren etwas Nützliches geschaffen
wurde, beweist am besten die Nachfrage darnach. Es ist also
auch ganz natürlich, daß man den Wünschen der Abnehmer
Rechnung getragen hat und selbst aufziehende Schlaguhren baute.
Die Arten der Konstruktion derselben sind voneinander stark
abweichend, doch scheint sich in der letzten Zeit ein System herauszukrystallisieren, welches auff&llige Vorteile bietet; das mit dem
elektrischen Motor angetriebene Schlagwerk.
Fast bei allen Konstruktionen sind zwei Laufwerke vorhanden,
von denen gewöhnlich eines durch das Gewicht eines Fallhebels
oder einen Motor betrieben wird und bei .dem Ablaufe eine An­
triebsfeder des zweiten Laufwerkes aufzieht.
Das Schlagwerk von K. D oubrow ski ist mit einerCadrature Wiener-Systems ausgerüstet und auch sonst vom Hebstiften-
347
fad bis Windfang mit allen bekannten Einzelheiten versehen.
(Fig. 323.) Der Antrieb des Gehwerkes erfolgt durch den Ge­
wichtshebel II, der unter der Einwirkung eines Eisenankers E nach
aufwärts geschleudert wird. Gleichzeitig mit dem Ablaufe des
Gehwerkes wird eine Antriebsfeder des Schlagwerkes, die im
F^derhaus an der Hebelstiftenradwelle sitzt gespannt und treibt
das Schlagwerk.
Die Kontaktvorrichtung wird durch Stifte, die in das Klein­
Bodenrad eingebohrt sind, ausgelöst.
Fig. 323.
Zwei horizontale Hebel mit den Nasen C und Ct vermitteln
durch Berührung den Stromschluß. Der federnde Arm m, hält
den oberen Hebel in einer Lage fest, damit er den unteren nicht
berühren kann, und wird erst durch den Druck des Hebels b bi
b2, wenn der im Klein-Bodenrad eingebohrte Stift ihn beiseite
schiebt, ausgelöst. C fällt auf Ci, der Magnet wird erregt und
schleudert n hinauf, wobei h auf den Hebel C drückt und ihn
von Cx entfernt; der Strom ist unterbrochen. C sinkt mit h und
legt sich, nachdem b mittlerweile m freigegeben hat, wieder in
die Nut von m ein.
Das Schlagwerk der „ Möl l e r U h r - G e s e l l s c h a f t “ ist in
Fig. 324 abgebildet. Der Hammer wird, wie in der Figur ersicht­
lich, durch einen zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten
-
348
—
schwingenden Eisenanker betätigt. Eine Spiralfeder zieht ihn
zurück, ein Stift begrenzt seine Schwingung, so daß er nur durch
die Wucht seiner Masse, nach Abbiegen des Hammerstieles auf
die Tonfeder fällt
Das Vorlegewerk ist ungemein einfach und besteht nur aus
der am Stundenrohr befestigten Stiege und einem Rechen, dessen
Zähne in das Trieb eines Laufrades greifen. Durch den Zug
einer Spiralfeder wird der Rechen stets an die Stiege gedrückt
Fig. 324.
Der Rechen wird jede Stunde von einem Stift im Viertel­
rohre erfaßt und gehoben, wobei das Trieb des Laufrades eine
leere Bewegung ausführt, weil es durch ein Gesperre mit dem
Laufrad verbunden ist Wenn der Stift den Rechenarm ver­
läßt, fällt der Rechen und bewegt das ganze Laufwerk m it wobei
eine Kontakteinrichtung so viele Kontakte schließt, als Schläge
ertönen sollen.
Die Zahl derselben wird dadurch geregelt daß dem Ab­
wärtsfallen des Rechens durch die Stiege eine variable Grenze
-
349
gesetzt ist und er je nach dem Staffel der Stiege auf den er
auffällt, das Laufwerk längere oder kürzere Zeit betätigt. Der
Aufzug des Gehwerkes ist auf Seite 278 beschrieben. Die
Schlaguhren der Mitteldeutschen Uhrenfabrik F u 1d e n s i a (Fig.
325) betreiben das Schlagwerk durch einen zierlichen kleinen
Motor von der Windfangwelle aus.
Fig. 325.
Die Tourenzahl des Motors bleibt ziemlich konstant, so daß
auch Schwankungen in der Spannung der Stromquelle keinen
nennenswerten Einfluß auf das Intervall der Schläge besitzen.
Das Vorlegewerk ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, wie
bei jedem anderen Rechenschlagwerk eingerichtet, besitzt aber
den durch die Rechenbewegung aus- und einschaltbaren Strom­
schließer zur Betätigung des Motors.
—
350
Das Gehwerk dieser Uhren wird durch eine Feder angetrieben,
die ähnlich wie bei den Roßkopfuhren an einem im Federhaus
schleifenden Federring eingehakt ist und im Falle von Über­
spannung durch langsames Nachgleiten des Ringes die Über­
spannung beseitigt. Der Aufzug dieser Feder erfolgt durch das
ablaufende Schlagwerk, welches durch Radübersetzung das Feder­
haus dreht und dadurch die mit dem inneren Ende an dem Feder­
kern der Minutenwelle eingehakte Feder aufwindet.
Fig. 326.
In ähnlicher Weise ist das Turmuhrschlagwerk von G. Krumm
(Fig. 326, Viertelwerk) eingerichtet. Der Elektromotor (1/10 -1 /3 PS,
je nach der Größe des Werkes) ist durch eine eigene Mitnehmervor­
richtung mit der Schneckenwelle 5 gekuppelt, die in das Schnecken­
rad 17 eingreift. Hinter dem Schneckenrad, auf gleicher Welle
befindet sich ein in der Abbildung punktiert gezeichneter Exzenter, der
bei jeder Umdrehung des Schneckenrades den Hammerzughebel 8
hebt und fallen läßt Vor dem Schneckenrad 17 ist die gewöhn­
liche Herzscheibe (6) der Laufräder normaler Schlagwerke be­
festigt und läßt in ihre Ausnehmung den Einfallhebel 10 mit
seinem Arm 11 einfallen. 10 besitzt den horizontalliegenden Hebel
13, an dessen Ende der Kern 14 des Solenoids 15 hängt Das
—
351
—
Solenoid ist in den Stromkreis des Kontaktes einer Nebenuhr ge­
schaltet, der in jeder Stunde viermal geschlossen wird.
Durch den Zug des Kernes bei der Auslösung schwingt 13
nach abwärts, wobei die Quecksilberwippe 16 durch Neigen den
Stromkreis für den Elektromotor schließt. Dieser läuft an und
nimmt die Welle 5 mit, wobei sich auch das Schneckenrad dreht
und durch Heben des Hebels 8 bei jeder Umdrehung einen Hammer­
streich gibt. Der Zahn 7 wird daher bei jedem Hammerstreich die
Schlußscheibe um eine Teilung weiterbewegen, nach dem letzten
Schlage der Schlagwerkshebel 11, mit ihm 10 und 13 einfallen, wo­
durch auch 16 in seine Ruhestellung kommt, den Strom unterbrechend.
Der Hebel 10 ergreift beim Einfallen die Sperrklinke 1 der Kuppelung
und dreht sie nach außen, wobei der Mitnehmerstift 9 der Motor­
welle frei wird, und so lange leer läuft als wie der vom Antrieb
herrührende Schwung anhält.
Gleichzeitig durch das Erfassen der Sperrklinke 1 ist aber
die Schneckenwelle 5 arretiert, so daß das Schlagwerk steht. In
den Fig. 327 und 328 ist die Kupplung in zwei Stellungen gezeigt,
und zwar in Fig. 327 so, daß der Mitnehmersperrkegel ab durch
den Druck der Feder e so gegen die Wellenmitte steht, daß er
von dem Mitnehmer c der Motorwelle erfaßt und mitgenommen
wird. In Fig.r328 ist der Einfallhebel 10 mit seiner Nase d so ein­
gefallen, daß sich die Schneckenwelle durch die Nase b anstellt,
wobei a nach außen geht, der Mitnehmer c der Motorwelle aber
frei wird.
Signaluhren.
Die Stuudensignaluhr von Direktor J o s e f F l a m m (Fig. 329)
stellt die einfachste Ausführungsform einer Signaluhr dar.
352
—
Auf dem Viertelrohre eines gewöhnlichen Gehwerkes ist ein
isolierender Exzenter e angebracht, auf dem zwei Kontakthebel
aufliegen. Diese Hebel sind Übereinander gelagert, ihre Enden
liegen nebeneinander auf dem Exzenter auf. Die Länge dieser
Hebel ist so bemessen, daß der obere Hebel h etwas kürzer ist
wie der untere h |, so daß, wenn sich das Viertelrohr in der Pfeil­
richtung dreht, zuerst der obere Hebel abfällt und h, berührt,
wobei ein Stromkreis geschlossen wird, sodann der untere abfällt,
wodurch er wieder unterbrochen ist
Um diesen Kontakt zu beliebigen Stunden wirken zu lassen,
ist noch ein Unterbrecher in den Stromkreis geschaltet der an
jenen Stunden, an welchen kein Signal ertönen soll, unterbrochen
bleibt, sonst aber zur Kontaktzeit geschlossen ist.
Zu diesem Zwecke befindet sich ein 24zähniger Stern R in
der Nähe des Wechselrades und wird jede Stunde einmal durch
einen Wechselradstift um einen Zahn vorgerückt und durch eine
Kippfeder gehalten. Der Hebel n liegt derart über R, daß er von
dem in R eingesetzten Stift gehoben und gegen 1 gedrückt wird.
Die Stifte befinden sich an jenen Stunden, welche das Signal
bedürfen.
-r
353
—
In diesen Stunden ist CI geschlossen wenn h auf fällt
so daß der Strom durch die Leitung zur Klingel geht
Die Signaluhr von M. Möller (Fig. 330) erlaubt für jedes Inter­
vall von 5 Minuten innerhalb 24 Stunden ein Signal zu geben.
Zu diesem Zwecke wird vom Zeigerwerke einer Mölleruhr ein
24ständiges Rad angetrieben, das an seinem Umfange kleine
Schraubenlöcher eingebohrt hat, die voneinander eine Wegesentfer-
Fig. 380.
nung während der Raddrehung von 5 Minuten besitzen. Der rechts
sichtbare Hebel in schräger Lage wird von den Stiften dieser Scheibe
so nach dem Werke hinbewegt, daß der dortselbst etwas aus seiner
horizontalen Lage durch Stifte des Wechsels gehobene Hebel, nach
dem Verlassen derselben auf ihn auffällt und Kontakt gibt. Nach etwa
15 Sekunden fällt der horizontale Hebel ganz ab, wodurch der
Strom unterbrochen wird. Unmittelbar darnach fällt auch der
senkrechte ein und wenn der horizontale Hebel neuerlich gehoben
wird, ist der Raum für seine Bewegung frei. Steht in den nächsten
5 Minuten kein Stift in der Bohrung der 25-Stundenscheibe so
Saunier, Lehrbuch der Uhrmacherei. Bd. 5.
23
-
354
—
bleibt der senkrechte Hebel außen und der horizontale fällt beim
Abfallen vom Wechselstift frei ein. Durch Einschrauben dieser
Jdeinen Stifte in die Kontaktscheibe kann also das Signal auf jede
-beliebige fünfte Minute der Tages- oder Nachtzeit eingestellt werden.
Die Signaluhr von Alfred Hahn für 15 Minuten Signale
(Fig. 331) besitzt ein 24stündiges Rad das mit den entsprechenden
Bohrungen für jede Viertelstunde versehen ist.
4 -
d
Fig. 331.
Der Wechsel trägt die Scheibe a mit 4 Zacken, durch welche
die beiden Hebel h und C aus ihrer Ruhelage gehoben werden und
nach Verlassen der Zahnspitzen wieder in dieselbe zurückfallen.
Dies geschieht aber nicht gleichzeitig, sondern zuerst vom
Hebel h, der mit seiner Spitze b auf die Feder von C fällt und
den Stromkreis schließt Etwa 20 Sekunden darnach fällt auch
der Hebel C ein und unterbricht den Kontakt
Da aber der Kontakt nicht jede Viertelstunde geschlossen zu
werden braucht, sind in den entsprechenden Stellen der 24-Stundenscheibe Stifte eingeschraubt, welche erst den Vorfallhebel F bei­
seite schieben, damit h einfallen kann.
-
355
Die Uhr mit 5 Minutenkontakt derselben Firma (Fig. 332)
und Vorrichtung zum Ausschalten der Nachtzeiten trägt eine 12stündige Scheibe mit den in Intervallen von je 5 Minuten ein­
gebohrten Schraubenlöchern.
Auf dem Viertelrohr ist daher eine 12zähnige Scheibe zur
Betätigung der beiden Kontakthebel h und c, und außer dem
Hebel f ist noch ein zweiter Arretierungsarm n vorhanden, der
während der Nachtzeiten den Hebel c oben hält.
Fig. 332.
Die Funktion des Kontaktes ist sonst dieselbe wie bei der
vorhergehenden Uhr.
Eine Signaluhr von A. Hahn für 2 Linien, von denen jede ge­
sondert oder zu gleichen Zeiten Signale bekommt, ist schematisch
in Fig. 333 dargestellt. Die 24stündige Signalscheibe sitzt auf
der Brücke, die auf ihrer Verlängerung den 7 zahnigen Stern W
trägt. Dieser wird von der 24stündigen Scheibe in Bewegung gesetzt
und vermittelt durch Stifte und zwei Schleiffedern den Stromüber­
gang von den Kontakten in die zwei Linien für jeden bestimmten
Tag oder die Unterbrechung desselben für irgend eine Linie an
23*
—
356
—
irgend einem Tage der Woche. Der Kontakt he ist derselbe wie
bei den vorhergehenden Uhren, nur fällt hier der Hebel h in jeder
Fig.333.
Viertelstunde ein und der Strom findet nur dann einen ge­
schlossenen Leiter, wenn die beiden Schleiffedem am 24ständigen
Rade die in dasselbe eingebohrten Stifte berühren.
Fig. 334.
Den zwei Linien entsprechend sind auf dem 24stündigen Rade
auch zwei konzentrische Reihen von Stiftlöchern vorgesehen, so daß
für jede Linie, jede Viertelstunde des Tages oder der Nacht ein­
gestellt werden kann. In Fig. 334 ist das Leitungschema ersichtlich.
—
357
—
Bei den Signaluhren der Firma C. Bo h m e y e r (Fig. 335) ist
die Werkplatte, mittels der das Uhrwerk auf den Stützen an­
geschraubt wird, von diesen isoliert. Von der einen Stütze geht
eine leitende Verbindung zu einem der beiden Hebel für den
Kontakt, dem Hebel k, der von der Werkplatte und dem Rade,
in dessen Zähne er eingreift, isoliert ist. Der zweite Kontakthebel
Fig. 335.
h greift gleichfalls in dasselbe Rad, ist jedoch so eingestellt, daß
er etwas später über den Zahn desselben abfällt, als der Kontakt­
hebel k.
Dadurch wird der Hebel k längere Zeit auf dem Stifte des
Hebels h liegen. Der Strom geht also von der linken Werkstütze
in den Hebel k, von k in den Hebel h, von diesem in die Werk­
platine und durch die am Mittel der 24stündigen Scheibe schlei­
—
358
-
fende Feder in diese und durch einen eventuell eingesetzten Stift
über den Hebel z in die zweite Werkstütze und von da in die
Leitung. Es geht also nur dann ein Strom durch, wenn an de?
betreffenden Stelle der 24stündigen Scheibe ein Stift eingesetzt
war. Die Signalscheiben sind bei diesen Uhren entweder für
Intervalle von je 21/*, 5 oder 15 Minuten eingeteilt.
Die Signaluhr von H. Aron (Fig. 336) besitzt die Kontakte
derart angeordnet, daß sie, ohne das Zifferblatt zu entfernen, jeder-
Fig. 336.
zeit ohne Betriebsstörung zugänglich sind. Es lassen sich daher
alle, die Kontakte betreffenden Reinigungsarbeiten ohne viel Zeit­
verlust bewerkstellen.
Das Uhrgestell ist nach unten durch eine Platte verlängert
und trägt unter einem Kloben nach vom gerichtet die Kontakt­
scheibe, die natürlich dadurch sehr groß ausfällt. Diese Scheibe
besitzt so viele Einschnitte, als Kontakte per Stunde verlangt wer­
den können, also gewöhnlich 12. Etwas weiter unten ist das
Lager der 24stündigen Scheibe, die aber nach rückwärts gerichtet
ist, und an ihrem Umfange die Bohrungen zur Aufnahme der
Kontaktstifte trägt Der Kontakt ist am untersten Ende der Ratte
-
359
-
montiert und besteht aus dem Hebel 5, der mit einer Nase in die
Kontaktscheibe einfällt und ein regulierbares Gegengewicht trägt.
Dieser Hebel greift mit einem Stift unter den eigentlichen
Kontakthebel 3 und wird ihn jedesmal, so oft er in einen der
Einschnitte der Kontaktscheibe fällt, heben. Dadurch kommt dieser
Hebel mit der am Hebel 4 befindlichen Kontaktfeder in Berührung
und würde einen Strom schließen, wenn nicht noch eine unter­
brochene Stelle im Stromkreis wäre, nämlich die bei 1 und 2. Ist
Fig 337.
an der betreffenden Stelle der 24stündigen Scheibe ein Stift ein­
gebohrt, so wird der Hebel 1 mit seiner Feder gehoben und wenn
nun auch 3 durch 5 gehoben wird, kommt der Gegenschwung
2 von 3 mit 1 in Berührung. Der Stromkreis ist vollständig ge­
schlossen.
Bei den Signaluhren handelt es sich gewöhnlich darum, die
Signale von einer Zentrale aus an verschiedene, oft räumlich sehr
getrennte Stellen zu übertragen. Dann hängt natürlich die Aus­
führung der Signale von deren Zweck ab.
—
360
Der Zweck des Signales ist natürlich gehört zu werden und
da muß man mit der Bestimmung der Apparate recht vorsichtig
sein, daß sie diesen Zweck erfüllen, ohne des Guten zuviel zu tun»
Es gibt manche Betriebe, in denen kaum ein Signal laut genug
ist um hörbar zu sein. Dann muß man in der Wahl der Apparate
so vorgehen, daß man den Ton des Signals in einen möglichst großen
Kontrast zu dem Lärm der Betriebsstätte bringt So zum Beispiel
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wird man in Arbeitssälen der Spinnereien, in denen ein ohren­
betäubender Lärm ziemlich hoher Töne herrscht, (Drehung
der Spindeln) Signale, die möglichst tief gestimmt sind, also wo
möglich tiefe elektrische Sirenensignale geben, in Kesselschmieden
und anderen Arbeitsstätten wieder hochgestimmte Glocken mit
möglichst schrillem Ton. Eine derartige Signalglocke zeigt Fig. 337.
Für Fabrikhöfe, von denen aus das Signal in allen Arbeitsräumen
zu hören sein soll, verwendet man Motorläutewerke wie sie die Firma
C. B o h m e y e r (Fig.338) baut Dieses Läutewerk wird durch Stark­
-
361
ström angetrieben, kann daher nicht ohne weiteres an die Signaluhr
angeschlossen werden. Man nimmt zu diesem Zwecke ein Relais,
welches in den Schwachstromkreis der Signaluhr angeschlossen
ist und durch die von derselben ausgesandten Ströme betätigt
wird. Ein solches Relais ist in Fig. 339 abgebildet und besteht
Fig. 339.
aus einer Marmorplatte, auf der ein Elektromagnet mit schwin­
gendem Anker befestigt ist. Auf dem Hebelarm dieses Ankers
ist eine Kontaktvorrichtung isoliert aufgeschraubt, die aus einem
Metallstege mit zwei nadelartigen Spitzen besteht. Unterhalb dieser
Spitzen, gerade in der Lage, daß die Spitzen bei angezogenem
Fig. 340.
Anker eintauchen müssen, stehen zwei Quecksilbergefäße, die durch
Klemmen mit der Starkstromleitung verbunden sind. Bei ange­
zogenem Anker werden also die beiden Spitzen mit dem Metall­
steg die beiden Quecksilbergefäße verbinden, wodurch der Strom
geschlossen ist. Das Unterbrechen geschied durch Zurück*
schwingen des Ankers.
362
Sollen in den Stromkreis einer Signaluhr viele Glocken an­
geschlossen werden oder größere Glocken darunter sein, die mehr
Strom brauchen, so müssen gleichfalls in die Linie Relais ein­
geschaltet werden, um die Kontakte der Signaluhr zu schonen.
Diese Relais werden mit Reibungskontakt ausgeführt Fig. 340.
Die Untersuchung der Leitungen.
Jede Leitung muß nach ihrer Fertigstellung, vor ihrer Ver­
wendung untersucht werden. Diese Norwendigkeit ergibt sich
aber nicht nur bei neuen Leitungen, sondern sehr häufig bei schon
bestehenden Anlagen, woselbst bei Betriebsstörungen die Unter­
suchung zwecks Auffinden des Fehlers vorgenommen werden muß.
Fig. 341.
Die Prüfungen erstrecken sich bei neuen Leitungen auf die
Untersuchungen ihrer sorgfältigen und haltbaren Montage, ferner
auf die Verbindungen, deren Kontakte, den Gesamtwiderstand der
Leitung und den Isolationswiderstand.
Die Überprüfung der Montage ergibt sich von selbst Die
Untersuchung auf ihren Schluß muß aber mit einem Hilfsinstrumente
—
363 —
vorgenommen werden, welches in Fig. 341 abgebildet ist. Dieses
besteht aus einem Trockenelement, welches in einem zylindrischen
Schutzgehäuse eingebaut ist und an einer Stirnseite ein Galvano­
meter trägt. Man schließt zur Untersuchung alle offenen Stellen
der Leitung kurz bis auf die zwei Enden beim Anschlüsse der
Stromquelle, statt welcher man den Apparat einschaltet. Der
Fig. 342.
Kontakt der Hauptuhr, bezw. der Nebenapparate muß geschlossen
sein, weil sonst natürlich durch die Leitung kein Strom gehen
könnte. Sind mehrere Apparate parallel an diese Leitung an­
geschlossen, so müssen diese Abzweigungen, welche bei der
ersten Überprüfung verbunden waren, nun unterbrochen werden,
wofür man die beiden Enden, an die der Apparat zuerst ange­
schlossen war, schließt. Diese Abzweigungen prüft man nun
einzeln mit dem Galvanometer, und findet unterbrochene Stellen
dadurch, daß das Galvanometer keinen Ausschlag gibt.
-
364
—
Oer Widerstand der Leitung wird in der bekannten, schon
im Kapitel „Widerstandsmessungen“ beschriebenen Art gefunden,
die Isolationsprüfung mit dem in Fig. 342 gezeigten Instrument
vorgenommen. Dieses Instrument besteht aus einem sehr empfind­
lichen Amptremeter und einer Stromquelle, die mit stets konstanter
Spannung das Instrument erregt. Die Eichung des Instrumentes
erfolgt direkt in Ohm, da die Spannung stets gleich und iw
der Spannungsverlust, dem Widerstande proportioniert ist
Da der Isolationswiderstand bestimmt wird, schließt man
die eine Klemme des Instrumentes an irgend eine gut geerdete
Leitung an, entweder eine Blitzableiteranlage oder Wasserleitung
usw., die andere Klemme wird mit einem Ende der zu prüfenden
Leitung verbunden, die zu diesem Zwecke von allen, eventuellen
Zuleitungen, die mit anderen Leitungen oder Stromzuführungen in
Verbindung stehen abgeschaltet, dagegen in sich kurzgeschlossen wur­
de. Ist der Isolationswiderstand ein genügend hoher, so kann die
Leitung nun in Verwendung genommen werden, ist der Wider­
stand aber r.o gering, daß auf fehlerhafte Isolierung geschlossen
werden kann, wird der Fehler aufgesucht, indem man ihn vorerst
durch detailliertes Untersuchen mit dem Instrumente begrenzt,
wobei man die Leitung durch öffnen der Verbindungen in Teile
zerlegt und so auf jene Strecke kommt, in welcher der
Fehler liegt
In gleicher weise wird auch verfahren, wenn durch Leitungs­
störungen eine Betriebsstockung eingetreten ist Ist diese auf
eine Unterbrechung zurückzuführen, so verfährt man in bekannter
Weise unter Benutzung des Apparates (Fig. 341) ist die Störung
durch Ableitung des Stromes in die Erde erfolgt so muß die
Fehlerstelle in der Isolierung aufgefunden werden.
Wärmemelder- und Ausschalter.
Zu verschiedenen Zwecken werden Apparate gebaut welchen
die Aufgabe zufällt, entweder bei bestimmten Maximal oder Minimal­
temperaturen Signale zu geben oder Stromkreise ein, bezw. aus­
zuschalten.
Die erste Art besteht gewöhnlich aus einem Thermometer,
dessen Quecksilbersäule bei dem gewünschten Stand durch Be­
rühren eines eingeschmolzenen Platindrahtes einen Stromkreis zu
schliessen oder zu unterbrechen hat, welcher entweder ein Signal
ertönen läßt oder aber ein Relais betätigt, das diese Schaltung
hervorbringt.
Die Anwendungsfälle ergeben sich in der Zeittelegraphie
darin, daß direkt an Starkstrom angeschlossene Magnetspulen bei
höherem oder andauerndem Stromdurchgang, der sich unbeab­
sichtigt ergibt, durch die starke Erwärmung leiden können. Da
sich unmittelbar auch in der Umgebung der Spule die Luft er­
wärmt, so wird ein in der Nähe der Spule angebrachtesTennometer die
Erwärmung anzeigen und entweder in der beschriebenen Weise durch
Fig. 343.
Fig. 344.
Fig. 345
Abgabe eines Signales zur Kenntnis bringen, noch besser aber
durch Betätigung eines Schalterrelais den Strom unterbrechen.
Zur Erhöhung derJSicherheit kann man dem Magnet auch eine mit
etwas feinerem Drahte gewickelte Spule vorschalten, durch deren
Loch das Thermometerrohr hindurchgeht.
Eine sehr einfache Vorrichtung zeigt auch die Fig. 343 bis
Fig. 345. Hier ist ein Draht zu einer Spirale aufgewickelt und
drückt mit einem längeren freien Ende auf einen Kontaktteil. Der
Draht wird von Strome durchflossen und krümmt sich bei der
Erwärmung, so daß er vom Kontaktteil weggeführt wird und den
Strom unterbricht.
Tafel I
Ladeschalttafeln mit Gleitwiderständen der Firma
Abrahamsohn in Berlin.
Fig. 1.
Beschreibung: — und — an dem oberen Teile sind die
Anschlußklemmen für die Gleichstromleitung. In der Mitte ist ein
Gleitwiderstand von ’O — 450 Ohm, links die Sicherungen der
Starkstromleitung, rechts ein einpoliger Ausschalter rrontiert.
Unten befinden sich die Anschlußklemmen ur.d ein Steck­
kontakt für die Batterie eventuell für Instrumente, in der Mitte
ist ein Amperemeter zum Messen der Ladestromstärke montiert.
Fig. 2.
Einfache Ladeschalttafel mit gewöhnlichem Ausschalter.
Anschluß der Batterie an den Steckkontakt, nicht geaichter
Gleitwiderstand.
Tafel II
Ladeschalttafeln der Firma Th. Wagner
in Wiesbaden.
Fig. 1.
Schalttafel für Ladung zweier Batterien, 1 doppelpoliger Um­
schalter ohne Unterbrechung, 1 Voltmeter, Umschalter für das­
selbe zu jeder Batterie, Abschmelzsicherunger.
Fig. 2.
Ladeschalttafel für eine Batterie, mit Qleitwiderstand und 2
Sicherungen.
Fig. 3.
Ladeschalttafel für 2 Batterien jede Leitung 2polig gesichert,
2*Umschalter, ein Ausschalter, 2 Umschalter der Instrumente für
die Einschaltung in jedem Stromkreis. 1 Amperemeter, 1 Volt­
meter, 1 Gleitwiderstand.
Fig. 4
Die Ladeschalttafeln können auch zweckmäßig mit einem
Stromrichtungsanzeiger versehen werden, der durch Ablenkung
der Magnetnadel die Stromrichtung anzeigt.
Tafel III
Schalttafel 'und kontrolleinrichtungen der Firma
Th. Wagner in Wiesbaden.
Kitf. 1.
Fig. 2.
Spannungsprüfer für Batterie und Reservebatterie.
Fig. 3.
Starkstromrelais der Firma Th. Wagner.
Tafel IV
Ladeschalttafeln der Firma Siemens & Halske.
Ladeschalttafel rach Fig. 1, aus Marmor, für konstante
Ladung, Größe 23 X 26 cm, mit auf der Tafel montiertem Strom­
richtungsanzeiger, Vorschaltwiderstand, Sicherungen und Klemmen.
Ladeschalttafel nach Fig. 2, aus Marmor, Größe 4 4 X 3 3 cm,
zur Aufladung einer Akkumulatorenbatterie nebst gleichgroßer
Reserve, mit auf der Tafel montiertem Ladeschalter ohne Strom­
unterbrechung, Ausschalter für max. 6 Amp. bei 250 Volt, Glüh­
lampenwiderstand mit Fassung, Sicherungen und Klemmen.
n
Fig. 3.
Ladeschalttafel nach Fig. 3, aus Marmor mit EichenholzUmrahmung, Größe 100 X 120 cm, mit folgenden aufmontierten
Apparaten: 1 Lade- und Entladeschalter ohne Stromunterbrechung,
1 Ausschalter für max. 6 Amp. bei 250 Volt, 1 Präzisions-Volt­
meter, 1 Voltmeterumschalter, 4 Glühlampenwiderstände mit
Fassung und Hahn, 6 Sicherungen für die doppelpolige Sicherung
des Netzes und der Batterien.
Tafel V
Schalttafeln der Firma C. Riefler
in MOnchen.
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Schalttafel der Uhrenanlage :'n Uccle.
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Fig. 2.
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Fig. 4.
Tafel VI
Kombinierte Vertellungs- und Ladeschalttafel der
Firma C. Riefler in München.
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